Modelagem matemática de curvas típicas de secagem de frutas tropicais

Abstract

O armazenamento de alimentos envolve operações que variam das mais simples às mais complexas. Dentre elas, destaca-se a secagem convectiva em secadores elétricos, um processo simples e de baixo custo. A operação de secagem reduz o teor de umidade do produto até que este alcance o estado de equilíbrio, garantindo a manutenção dos nutrientes e o aumento da vida útil, assim como a diminuição da atividade microbiológica e o volume do produto final, facilitando o transporte, manuseio e armazenamento. O Brasil é um dos maiores produtores de frutas no mundo, sendo favorecido devido ao clima tropical. Dentre essas frutas, foram analisadas a banana prata (Musa paradisíaca), uva Niágara (Vitis labrusca) e o kiwi verde (Actinidia deliciosa), sendo esta última uma fruta exótica que tem sido muito produzida e comercializada no país. As três frutas foram utilizadas para simular as geometrias de cilindro infinito, placas planas infinitas e esfera. As frutas foram caracterizadas pelo teor de umidade (perda por dessecação) em base seca e teor de cinzas (resíduo por incineração). O kiwi verde apresentou o maior teor de umidade, com mais de 85%, seguido da uva Niágara, 83,5%, e a banana prata, 70%. Com o auxílio de um secador elétrico convectivo de bandejas de leito fixo, foram determinadas as curvas de secagem nas temperaturas de 50 °C, 60 ºC e 70 ºC. A partir das curvas obtidas, foram avaliados os aspectos físicos de cada fruta, assim como a perda de umidade no decorrer da operação e a influência da temperatura. Com isso, é possível realizar a modelagem matemática, onde um conjunto de equações são capazes de predizer o funcionamento do método. Os modelos de Page, Handerson & Pabis, Lewis e Midilli foram empregados na modelagem das cinéticas de secagem. Na análise gráfica, todas as curvas apresentaram taxa constante nas três temperaturas de estudo. Por fim, foram calculadas a difusividade efetiva, que segue a Lei de Fick, e a energia de ativação. As frutas secas a 70 °C obtiveram os melhores resultados para a taxa de secagem, modelagem matemática, difusividade efetiva e energia de ativação, portanto, foram as que perderam água com maior facilidade, alcançando o estado de equilíbrio em menor tempo.