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ÍNDICE
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
RESUMO
O processo de secagem é uma técnica de conservação que objectiva diminuir o conteúdo de humidade de um alimento a um nível em que o crescimento microbiológico é inibido ou onde a velocidade de uma reacção química adversa é minimizada. Quanto ao mecanismo de transferência de calor usado neste experimento foi por convecção. Foram determinados gráficos da queda de peso total da amostra, que cumpriu com o resultado pretendido decrescendo ao longo do tempo, o mesmo ocorreu com o gráfico do teor de humidade. Os gráficos das taxas de secagem não cumpriram com o padrão pretendido devido às condições de operação, porém houve um decréscimo parcial nos dois casos. PALAVRAS-CHAVE: Secagem, taxa de secagem, teor de humidade.
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INTRODUÇÃO
A secagem é a remoção de uma substância volátil (comumente, mas não exclusivamente, água) de um produto sólido. E a quantidade de água presente no sólido é chamada de humidade. Esta definição de secagem exclui a concentração de uma solução e a remoção mecânica de água por filtragem ou centrifugação. Exclui também métodos térmicos relatados à destilação. Durante a secagem é necessário um 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 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. É também uma das operações mais complexas e menos entendida, devido à dificuldade e deficiência da descrição matemática dos fenômenos envolvidos de transferência simultânea de calor, massa e quantidade de movimento no sólido. Assim a secagem é um conjunto de ciência, tecnologia e arte, ou seja, um know-how baseado em extensiva observação experimental e experiência operacional (MENON & MUJUMDAR, 1987). As razões para a secagem são tantas quantos são os materiais que podem ser secos. KEEY (1978) descreve que um produto tem que estar capacitado para um processo subseqüente ou para ser vendido. Assim, existem materiais que necessitam de uma determinada humidade para poderem ser prensados, moídos ou peletizados. Pois necessitam ser secos a baixos conteúdos de humidade, permitindo um armazenamento satisfatório. Custos de transportes também são reduzidos pela remoção de grande parte de água contida no produto. Vegetais desidratados possuem um sabor enriquecido e são também utilizados em pratos rápidos (fast food) e caros (PAN et al., 1997).
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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Secagem é a operação no qual a agua ou qualquer outro Líquido é removido de um material. Esse conceito também se aplica a evaporação, que é a concentração de soluções líquidas. As diferenças entre Secagem e evaporização são apresentados na tabela a seguir. Tabela 1. Diferença entre secagem e evaporação Secagem Evaporação Remoção de líquido de um material sólido Remoção de líquido de uma solução líquida Remoção do liquido por vaporização ou por centrifugação Remoção do líquido somente por vaporização A vaporização ocorre a uma temperatura inferior a temperatura de ebulição do líquido que se quer retirar do material sólido A vaporização ocorre na temperatura de ebulição do líquido que se quer retirar da solução líquida VANTAGENS DA SECAGEM Determinadas propriedades do alimento podem ser perdidas, principalmente as vitaminas, em processos com tratamento térmico, e com a secagem não é diferente, apesar disso vantagens podem ser atribuídas a desidratação: i. Aumento da vida útil do produto; ii. O alimento desidratado é nutritivo, apesar das possíveis perdas de alguns nutrientes o valor alimentício conserva-se por causa da perda da água; iii. Facilidade no transporte e na comercialização do produto, pois o alimento seco é leve, compacto, e suas propriedades permanecem por longos tempos; Redução nas perdas pós-colheita. (Celestino, 2010) No processo de secagem de alimentos estão associados parametros como a humidade, variação do peso, e Temperatura. Todos estes Parametros têm uma relação analítica com o tempo.
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola E o gráfico esperado é: Fig 2: Humidade referente ao tempo. Fonte: (Química cientifica, 2010) Considerando que a desidratação, consiste em remover a água do material, pressupõe-se que ao longo do tempo havera menor quantidade de água a ser removida do material ( tomate). Para uma interpretação analítica, espera-se o seguinte gráfico : Fonte: (Química cientifica, 2010) E para o gráfico que representa a curva da taxa de secagem, que pode ser melhor ilustrado por derivação tem-se:
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola Figura 4. Curva da taxa de secagem em função do tempo. Fonte:(Passei direito, s.d.) Podem observar-se dois fenómenos ocorrendo simultaneamente quando um sólido é submetido à secagem: Ø Transferência de energia (calor) do ambiente para evaporar a umidade superficial. Esta transferência depende de condições externas de temperatura, humidade do ar, fluxo e direcção de ar, área de exposição do sólido (forma física) e pressão. Ø Transferência de massa ( humidade), do interior para a superfície do material e sua subseqüente evaporação devido ao primeiro processo. O movimento interno da humidade no material sólido é função da natureza física do sólido, sua temperatura e conteúdo de humidade. Não se deve confundir a secagem da desidratação. Uma amostra é considerada desidratada quando o seu teor de humidade não passa de 2,5%, já na secagem esse valor pode ser ultrapassado.
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RESULTADOS E DISCUSSÕES
1. DADOS OBTIDOS
Com o objectivo de usar a secagem por convecção para secar o tomate, foram usados dois procedimentos. O primeiro foi por via manual, no qual após as duas unidades de tomate terem sido pesados em conjunto com a bandeja, o sistema tomate-bandeja foi posto a secar no secador. Os dados eram todos apresentados no painel de controlo e eram anotados em cada um minuto durante uma hora, totalizando 50 medições. O segundo procedimento foi por via de um software PC AC 130. As tabelas a seguir, ilustram os dados obtidos ao longo do experimento e os do software. Tabela 2. Dados obtidos experimentalmente. Tempo (h) T 1 [ºC] (^) 𝜑/[%] 𝑋/[g/Kg] T 2 [ºC] (^) 𝜑 1 [%] 𝑋 1 [g/Kg] m[g] 5,243 30,15 73.8086 20,5 29,3 71.2333 18,7 486, 5,259 32,8 61.4453 19,0 30,5 68.5338 18,7 485, 5,276 34,8 48.0957 17,2 32,0 61.7257 18,8 484, 5,293 36,3 42.3437 16,4 33,2 56.6685 18,2 483, 5,310 37,4 38.9551 15,5 34,4 53.0622 18,5 482, 5,326 38,1 36.9434 15,8 35,2 50.2581 18,9 481, 5,343 38,6 35.8008 15,5 35,7 48.1306 17,6 481, 5,360 38,9 35.0391 15,0 36,2 46.7983 17,5 480, 5,376 39,1 34.7168 14,5 36,6 45.6961 17,2 479, 5,393 39,2 34.4629 14,5 36,7 44.9847 17,2 478, 5,410 39,4 34.4141 14,0 37,1 44.5452 17,2 476, 5,426 39,6 34.0332 14,4 37,3 44.3359 17,2 476, 5,443 39,8 33.7109 14,7 37,5 43.7849 17,0 475, 5,460 39,9 33.5156 14,8 37,7 43.4570 17,0 474, 5,476 40,0 33.4863 14,8 37,9 43.2757 17,0 473,
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Discussões Os dados foram obtidos por via manual e por via automática (software). Quando se analisa o decréscimo da massa nos dois casos, consegue-se verificar que a ordem na qual ela decresce é similar, embora tenha se dado início em temperaturas diferentes. Essa variação de temperatura nos dois tipos de manuseio se deve: Ø Ao facto de no manuseio manual, a contagem da secagem ter-se dado após a temperatura se tornar diferente da ambiental, isto é, quando a temperatura aumenta; Ø Já no software, a contagem da secagem deu-se já desde o princípio, isto é, desde a temperatura da secagem igual a do ambiente até à temperatura da secagem maior que a do ambiente. Por haver essas diferenças entre as temperaturas nos dois manuseios, teve-se por consequência, valores diferentes da humidade absoluta, pois esta depende da temperatura do bulbo seco, que é a que está apresentada nas tabelas, e da humidade relativa. Para a obtenção da humidade absoluta da forma manual, usou-se o diagrama de Mollier, onde a temperatura e a humidade relativa foram os pontos de entrada para a sua determinação no diagrama. Caso no experimento dessem as temperaturas do bulbo seco (que indica a temperatura do ar) e do bulbo húmido (que indicam a humidade relativa do ar, se ele está seco ou húmido), teria-se que determinar para além da humidade absoluta, a humidade relativa bem como a temperatura de orvalho. Para a humidade relativa deveria se prestar atenção a dois aspectos: Ø Se as duas temperaturas (do bulbo seco e do bulbo húmido) fossem iguais, aí teria- se uma humidade relativa a 100%, que indicaria uma saturação, o ar é húmido de tal maneira que não permita que haja mais movimentação de calor para secar o mesmo.
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola Os tipos de gráficos, no que diz respeito às curvas, podem variar, pois os dados obtidos variam segundo às condições de operação. TEOR DE HUMIDADE O teor de humidade é um parâmetro muito importante no processo de secagem, pois mede o grau de humidade que uma massa possui, ao longo da secagem. Para calculá-la manteve-se a massa seca pesada de 441,0g usando-se a sua fórmula: 𝑋 2 = 𝑚 4 ú 6789 − 𝑚:;< 𝑚:;< Com a fórmula, foi obtido o seguinte gráfico: Discussões Embora não se consiga obter a curva pretendida na literatura, vê-se que há um decréscimo no teor de humidade, pois o declive da recta cumpre esse decréscimo (negativo, tal como na queda de peso), tanto que no minuto 60, o teor de humidade foi quase nulo. y = - 0,1226x + 0, R² = 0, 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,2 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6,1 6, TEOR DE HUMIDADE TEMPO (s)
GRÁFICO 2- TEOR DE HUMIDADE VS TEMPO
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TAXA DE SECAGEM
A taxa de secagem é importante na secagem, pois demonstra a velocidade com a qual a massa da amostra se reduziu em função do tempo. Para a determinação da taxa de secagem, usou-se a fórmula do teor de humidade e dividiu-se-lhe pelo tempo,isto é: 𝑉 6 =
A sua representação gráfica foi: Discussões Como a taxa de secagem depende do teor de humidade, o gráfico obtido também foi influenciado pelos seus dados. Porém, como se verificou no gráfico, houve um decréscimo parcial no seu comportamento (no minuto 60, onde o último valor da taxa de secagem, também foi quase zero) e não como requerido na literatura (um decréscimo total ao longo do tempo). Essas alternâncias devem-se: 0 6,06; 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5,3 5,4 5,5 5,6 5,7 5,8 5,9 6 6, TAXA DE SECGEM (g/g.s) TEMPO (s)
GRÁFICO 3- TAXA DE SECAGEM VS TEMPO
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TAXA DE SECAGEM OBTIDA NO SOFTWARE
À seguir, tem-se os dados obtidos a partir do software. Tabela 6. Dados da taxa de secagem obtidos no software.
- RESUMO..........................................................................................................................
- OBJECTIVOS
- INTRODUÇÃO
- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
- PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS
- RESULTADOS E DISCUSSÕES
- CONCLUSÕES
- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- ANEXOS
- 5,493 40,1 33.2031 14,8 38,1 43.0036 17,9 472, AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
- 5,510 40,2 33.3398 14,8 38,1 42.7665 17,9 471,
- 5,526 40,2 32.9687 14,9 38,2 42.5084 17,9 470,
- 5,543 40,4 33.2031 15,0 38,3 42.5711 17,9 469,
- 5,560 40,3 32.9102 15,0 38,4 42.3549 17,9 469,
- 5,576 40,1 32.8711 14,8 38,4 42.2573 17,9 468,
- 5,593 40,2 33.5449 14,8 38,5 42.4247 17,9 467,
- 5,610 40,0 33.4570 14,8 38,5 42.1875 17,9 466,
- 5,626 40,2 33.6914 14,8 38,6 42.2363 17,9 465,
- 5,643 40,5 34.1504 15,5 38,7 42.3828 17,9 464,
- 5,660 40,3 33.2520 15,0 38,9 42.1456 17,9 463,
- 5,676 40,6 33.0273 15,5 38,8 42.0619 17,9 462,
- 5,693 40,6 32.9395 15,4 38,9 41.9434 17,8 461,
- 5,710 40,4 33.0664 15,0 38,7 42.0480 17,8 460,
- 5,726 40,4 33.1250 15,0 38,8 41.7550 17,9 459,
- 5,743 40,6 33.4473 15,5 38,9 41.9573 17,9 458,
- 5,760 40,7 33.0859 15,6 39,0 42.0271 18,5 457,
- 5,776 40,6 32.9590 15,5 39,0 41.7969 18,5 456,
- 5,793 40,7 32.8223 14,5 39,1 41.6783 18,5 455,
- 5,810 40,8 32.9395 14,6 39,1 41.6922 18,5 455,
- 5,826 41,0 32.8906 15,2 39,2 41.6574 18,5 454,
- 5,843 40,7 32.3926 14,5 39,0 41.5039 18,5 453,
- 5,860 40,6 32.9785 14,5 39,1 41.5946 18,5 452,
- 5,876 40,5 33.5547 15,9 39,0 42.0829 18,5 451,
- 5,893 40,6 33.5742 15,9 39,0 42.1317 18,5 451,
- 5,910 40,6 33.4961 15,8 39,0 41.9713 18,5 450,
- 5,926 40,6 33.2422 15,4 39,1 42.0061 18,5 449,
- 5,943 40,5 33.1348 15,8 39,1 41.9922 18,5 448,
- 5,960 40,7 33.6035 16,0 39,1 41.9782 18,5 447,
- 5,976 40,7 33.3691 16,0 39,1 42.0480 18,5 446, AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
- 5,993 40,8 41.8108 19,9 39,2 41.8108 18,5 446,
- 6,010 40,7 41.5737 19,8 39,1 41.5737 18,5 445,
- 6,026 40,6 41.6155 19,7 39,2 41.6155 18,5 444,
- 6,043 40,9 41.6574 19,9 39,3 41.6574 19,0 443,
- 6,060 40,9 41.4900 19,9 39,3 41.4900 19,0 442,
- 5,243 25.5176 73.8086 15.0863 26.0045 71.2333 15,6 486. T 1 [ºC] 𝜑/[%] 𝑋/[g/Kg] T 2 [ºC] 𝜑 1 [%] 𝑋 1 [g/Kg] m[g]
- 5,259 27.8223 61.4453 15.7470 27.3717 68.5338 14,0 486.
- 5,276 31.5332 48.0957 16.1022 29.5480 61.7257 16,0 485.
- 5,293 34.1504 42.3437 16.4603 31.4174 56.6685 15,2 484.
- 5,310 35.9277 38.9551 16.6893 32.8195 53.0622 16,8 484.
- 5,326 37.1094 36.9434 16.8232 33.9286 50.2581 16,8 483.
- 5,343 37.8320 35.8008 16.9468 34.8354 48.1306 18,1 482.
- 5,360 38.3984 35.0391 17.0420 35.4422 46.7983 16,8 481.
- 5,376 38.7012 34.7168 17.1897 36.0282 45.6961 16,2 480.
- 5,393 38.9941 34.4629 17.3385 36.4676 44.9847 17,0 479.
- 5,410 39.1016 34.4141 17.2995 36.6071 44.5452 17,0 479.
- 5,426 39.3945 34.0332 17.5768 36.9768 44.3359 17,0 477.
- 5,443 39.5898 33.7109 17.5773 37.2070 43.7849 17,7 476.
- 5,460 39.7363 33.5156 17.7161 37.4860 43.4570 17,7 475.
- 5,476 39.7949 33.4863 17.7089 37.5558 43.2757 17,8 475.
- 5,493 39.9902 33.2031 17.8426 37.8069 43.0036 17,8 473.
- 5,510 40.0098 33.3398 18.0191 38.0859 42.7665 17,9 473.
- 5,526 40.1855 32.9687 17.8587 38.0371 42.5084 17,9 472.
- 5,543 40.1855 33.2031 18.0181 38.1696 42.5711 18,0 471. AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
- 5,560 40.3125 32.9102 18.0774 38.3231 42.3549 17,8 470.
- 5,576 40.3711 32.8711 18.0415 38.3301 42.2573 17,8 469.
- 5,593 40.1855 33.5449 18.1502 38.3650 42.4247 17,8 468.
- 5,610 40.2246 33.4570 18.1860 38.5045 42.1875 18,0 467.
- 5,626 40.1855 33.6914 18.3633 38.6579 42.2363 19,1 466.
- 5,643 39.9316 34.1504 18.2586 38.4905 42.3828 19,1 465.
- 5,660 40.3320 33.2520 18.3086 38.6440 42.1456 19,1 464.
- 5,676 40.5762 33.0273 18.3987 38.7695 42.0619 19,1 463.
- 5,693 40.6055 32.9395 18.4376 38.8602 41.9434 19,2 462.
- 5,710 40.5762 33.0664 18.4208 38.7974 42.0480 19,1 461.
- 5,726 40.5566 33.1250 18.3665 38.8742 41.7550 19,8 460.
- 5,743 40.3711 33.4473 18.4012 38.8184 41.9573 19,8 460.
- 5,760 40.5762 33.0859 18.5326 38.9160 42.0271 19,1 459.
- 5,776 40.6055 32.9590 18.5852 39.0695 41.7969 18,7 458.
- 5,793 40.7520 32.8223 18.5166 39.0555 41.6783 18,5 457.
- 5,810 40.6348 32.9395 18.5230 39.0555 41.6922 18,5 456.
- 5,826 40.7129 32.8906 18.5713 39.1183 41.6574 18,5 456.
- 5,843 40.9277 32.3926 18.5294 39.1462 41.5039 18,5 454.
- 5,860 40.7324 32.9785 18.4783 39.0555 41.5946 18,5 454.
- 5,876 40.5859 33.5547 18.7306 39.0834 42.0829 19,9 452.
- 5,893 40.5566 33.5742 18.6664 38.9997 42.1317 19,1 452.
- 5,910 40.5176 33.4961 18.5502 38.9579 41.9713 19,8 451.
- 5,926 40.6641 33.2422 18.7026 39.0904 42.0061 19,9 450.
- 5,943 40.6641 33.1348 18.7107 39.1044 41.9922 19,9 449.
- 5,960 40.5664 33.6035 18.7115 39.1113 41.9782 18,5 448.
- 5,976 40.6250 33.3691 18.7291 39.0974 42.0480 19,9 448.
- 5,993 40.6445 41.8108 18.6346 39.1113 41.8108 18,5 447.
- 6,010 40.7617 41.5737 18.7267 39.3066 41.5737 18,5 446.
- 471,5 0,069161 5,510 0, AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
- 470,6 0,0671202 5,526 0,
- 469,8 0,0653061 5,543 0,
- 469,2 0,0639456 5,560 0,
- 468,1 0,0614512 5,576 0,
- 467,2 0,0594104 5,593 0,
- 466,4 0,0575964 5,610 0,
- 465,1 0,0546485 5,626 0,
- 464,4 0,0530612 5,643 0,
- 463,0 0,0498866 5,660 0,
- 462,2 0,0480726 5,676 0,
- 461,1 0,0455782 5,693 0,
- 460,8 0,044898 5,710 0,
- 459,9 0,0428571 5,726 0,
- 458,6 0,0399093 5,743 0,
- 457,7 0,0378685 5,760 0,
- 456,8 0,0358277 5,776 0,
- 455,7 0,0333333 5,793 0,
- 455,4 0,0326531 5,810 0,
- 454,7 0,0310658 5,826 0,
- 453,1 0,0274376 5,843 0,
- 452,9 0,0269841 5,860 0,
- 451,7 0,024263 5,876 0,
- 451,2 0,0231293 5,893 0,
- 450,2 0,0208617 5,910 0,
- 449,1 0,0183673 5,926 0,
- 448,1 0,0160998 5,943 0,
- 447,7 0,0151927 5,960 0,
- 446,4 0,0122449 5,976 0,
- 446,1 0,0115646 5,993 0, AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola
- 445,2 0,0095238 6,010 0,
- 444,1 0,0070295 6,026 0,
- 443,4 0,0054422 6,043 0,
- 442,4 0,0031746 6,060 0,
- 486,8200 0,1039002 5,243 0, m(g) Teor de humidade Tempo (h) Taxa de secagem
- 486,2300 0,1025624 5,259 0,
- 485,3000 0,1004535 5,276 0,
- 484,4500 0,0985261 5,293 0,
- 484,0100 0,0975283 5,310 0,
- 483,3500 0,0960317 5,326 0,
- 482,2300 0,0934921 5,343 0,
- 481,4600 0,091746 5,360 0,
- 480,3000 0,0891156 5,376 0,
- 479,8200 0,0880272 5,393 0,
- 479,1000 0,0863946 5,410 0,
- 477,5500 0,0828798 5,426 0,
- 476,8500 0,0812925 5,443 0,
- 475,7300 0,0787528 5,460 0,
- 475,4100 0,0780272 5,476 0,
- 473,9400 0,0746939 5,493 0,
- 473,0400 0,0726531 5,510 0,
