Modelo de duas fases, transiente e bi-dimensional para simulação da secagem de erva mate (llex paraguariensis) em secador contínuo de camada espessa

Abstract

Resumo: Um modelo de duas fases para representar a secagem de erva-mate em um secador contínuo de camada espessa foi proposto. O modelo foi essencialmente obtido por balanços de massa do soluto na fase fluida e sólida, e energia em ambas as fases. A temperatura e umidade de ambas as fases foram avaliadas como uma função da espessura do leito, da posição ao longo do secador, e do tempo de secagem. O sistema de equações diferenciais resultante do equacionamento matemático foi resolvido em plataforma Matlab aplicando o método das linhas. A validação do modelo foi inicialmente baseada na comparação de resultados simulados com dados experimentais obtidos na literatura para secagem em batelada de milho e arroz em leito de camada espessa. Para ambos os casos investigados são apresentados os perfis de umidade e temperatura do sólido, e temperatura do ar de secagem em um secador cujo leito tem espessura total de 0,5 m. Os resultados corroboraram a consistência do modelo e validaram a estratégia de simulação numérica do sistema de equações diferenciais para situações onde as propriedades investigadas dependem do tempo de secagem e da espessura do leito. Com o intuito de avaliar também a influência da posição, comparações de resultados simulados com os obtidos em experimentos de secagem de erva-mate em um secador de esteira com leitos de camada espessa, operando tanto em regime permanente quanto em regime transiente, foram realizadas. Como resultados dos experimentos em regime permanente, foram obtidas a umidade e a temperatura do sólido e a temperatura do ar de secagem em leitos de espessura 0,05, 0,10 e 0,15 m. O efeito da temperatura do ar sobre a umidade do sólido foi também observado repetindo-se os experimentos em três diferentes perfis de temperatura do ar no interior da câmara de secagem. Baseado na comparação entre os dados experimentais e os resultados provenientes da simulação, pode-se afirmar que o modelo proposto fornece uma real representação da secagem de erva-mate em secador contínuo de camada espessa.