Cinética de Secagem de Biomateriais: Análise e Modelagem

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE TECNOLOGIA FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA Disciplina Processos de Separação III Profa Cristiane M L Costa CINÉTICA DE SECAGEM Valor 15 1 A Tabela 1 expõe os resultados obtidos da secagem de um biomaterial realizada em um secador solar eólico indireto via coletor solar plano a 50ºC Tabela 1 Dados da secagem solareólica t min m g t min m g 0 777 200 225 10 716 230 154 20 672 260 137 30 636 280 124 40 586 310 104 50 538 370 81 60 512 400 78 100 380 410 69 120 335 500 67 140 297 530 64 160 284 mss 420 g 180 245 Na Tabela 2 são sugeridos alguns modelos empíricos e semiempíricos apropriados para descrever a cinética de secagem de biomateriais Escolher pelo menos 4 modelos matemáticos da Tabela 2 e ajustar os mesmos aos dados experimentais da Tabela 1 e escolher o modelo de cinética de secagem mais adequado com base em estatísticas apropriadas Tabela 2 Alguns modelos de cinética de secagem Modelo Equação Lewis 1921 XR ekt Henderson Pabis 1961 XR aekt Page 1949 XR ektn Thompson at al 1968 XR eaa24bt 1 22b Overhults et al 1973 XR ektn Henderson 1974 𝑋𝑅 𝑎𝑒𝐾1𝑡 𝑏𝑒𝐾2𝑡 Wang Sing 1978 XR 1 at bt2 SharafElden et al 1980 𝑋𝑅 𝑎𝑒𝑘𝑡 1 𝑎𝑒𝑘𝑏𝑡 Kassem 1998 𝑋𝑅 𝑎𝑒𝑘𝑡 1 𝑎𝑒𝑘𝑎𝑡 Karathanos 1999 𝑋𝑅 𝑎𝑒𝐾1𝑡 𝑏𝑒𝐾2𝑡c 𝑒𝐾3𝑡 Midilli et al 2002 XR aektn bt Akpinar Bicer 2005 XR aekt b Andrade Faria 2010 XR aektn btn ct Verna 𝑋𝑅 𝑎𝑒𝐾1𝑡 1 𝑎𝑒𝐾2𝑡 Logístico XR a bekt Polinomial XR a bt ct2 dt3 Nomenclatura X teor de umidade do biomaterial base seca XR teor de umidade adimensional X0 teor de umidade inicial em t 0 t tempo de secagem min m massa do biomaterial g mss massa de sólido seco g H2O água ou umidade k k1 k2 k3 constantes de secagem min1 a b c d n coeficientes de regressão dos modelos e base do logaritmo natural Dado XR X X0 X m mss mss 2 Na Tabela 3 constam os dados experimentais da secagem convectiva em leito fixo de sementes de um biomaterial a 80C A área total submetida a secagem foi 52033 cm2 e a massa de sólido seco encontrada foi 32470 g Construa a curva de secagem XR t e as curvas de taxa de secagem WRt e WR XR Identifique os períodos de velocidade de secagem constante antecrítico e de velocidade de secagem decrescente póscrítico Tabela 3 Condições experimentais de secagem Massa de sementes g Tempo de secagem min Massa de sementes g Tempo de secagem min 5000 0 4238 80 4956 5 4115 100 4887 10 4001 120 4831 15 3901 140 4752 20 3816 160 4702 25 3750 180 4650 30 3702 200 4556 40 3673 220 4462 50 3646 240 4380 60 Dado Expressão da taxa de secagem 𝑊 𝑚𝑠𝑠 𝐴 𝑑𝑋𝑅 𝑑𝑡 Taxa de secagem adimensional WR onde WCR é a taxa de secagem crítica ou seja taxa de secagem constante que corresponde ao período de evaporação da umidade superficial 𝑊𝑅 𝑊 𝑊𝐶𝑅