Orientadores: João Domingos Biagi, Rafael Augustus de Oliveira

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola

Resumo: A radiação infravermelha aplicada na secagem de produtos agrícolas e alimentos apresenta a vantagem de aquecer diretamente o produto exposto, com poucas perdas com aquecimento do ar circundante, promovendo maior eficiência energética e redução do tempo de secagem. O produto estudado nesta...

Resumo: A radiação infravermelha aplicada na secagem de produtos agrícolas e alimentos apresenta a vantagem de aquecer diretamente o produto exposto, com poucas perdas com aquecimento do ar circundante, promovendo maior eficiência energética e redução do tempo de secagem. O produto estudado nesta pesquisa foi grãos de Moringa oleifera Lam, que dentre suas múltiplas aplicações, destaca-se como coagulante natural no tratamento de água, devido a uma proteína catiônica de ação clarificante. Embora seja constatada a necessidade de utilização de grãos secos nesses processos, não se verificou na literatura científica recomendação das condições de secagem adequadas aos grãos para serem utilizados na solução coagulante. Neste sentido, o uso combinado da radiação infravermelha com ar aquecido pode ser viável tecnicamente e eficiente na secagem de grãos de Moringa oleifera Lam, mantendo a qualidade dos grãos para utilização em tratamento de água. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de aplicação da radiação infravermelha intermitente em associação com a secagem convectiva de grãos de Moringa oleifera L., quanto à eficiência de secagem, consumo energético e manutenção da qualidade dos grãos. Realizaram-se ensaios de secagem estudando os fatores temperatura e velocidade do ar, intensidade e tempo de aplicação da radiação infravermelha para definir aqueles que interferem no processo e seus níveis ótimos de operação. O aumento da intensidade da radiação infravermelha reduziu o tempo de secagem, o consumo de energia e propiciou maior eficiência na redução da turbidez de água quando esses grãos foram aplicados na produção de coagulante. A elevação dos níveis da velocidade do ar, por sua vez, diminuiu a taxa de secagem e aumentou o consumo de energia. O incremento da temperatura do ar de secagem provocou elevação da taxa de secagem, reduziu o tempo de secagem e contribuiu com a redução da turbidez de água sintética tratada com solução coagulante de grãos de Moringa oleifera L. O tempo de aplicação da radiação infravermelha aumentou a taxa de secagem e permitiu redução da turbidez de água sintética quando seus níveis foram aumentados. A difusividade efetiva variou entre 6,44x10-10 m² s-1 e 9,89x10-10 m² s-1. Os modelos de Fick e Midilli apresentaram melhores ajustes aos dados experimentais. A temperatura do ar e o tempo de aplicação da radiação infravermelha elevaram a temperatura do ar dentro do secador e a temperatura dentro dos grãos durante os ensaios de secagem. O tempo de aplicação da radiação infravermelha reduziu consideravelmente o consumo total de energia durante as secagens. A elevação do nível de temperatura do ar de secagem, no entanto, provocou proporcional aumento do consumo de energia. Constatou-se que a região do ponto central do planejamento experimental, temperatura do ar de 44°C e tempo de aplicação da radiação infravermelha de 3,4 min, apresentou a combinação entre os fatores com maior teor de proteína e que correspondeu maior remoção de turbidez quando esses grãos foram utilizados para produção de coagulante. Em relação à qualidade dos grãos de Moringa oleifera L., a secagem aumentou a concentração do teor de proteína, favoreceu a sedimentação dos sólidos devido à oxidação de lipídios e promoveu maior remoção da turbidez de água sintética tratada com solução a base desses grãos

Abstract: The infrared radiation applied for drying of agricultural products and foods presents the advantage of heating directly the exposed product, minimizing losses with heating of surrounding air, promoting grater energy efficiency and reducing in drying time. The product studied in this...

Abstract: The infrared radiation applied for drying of agricultural products and foods presents the advantage of heating directly the exposed product, minimizing losses with heating of surrounding air, promoting grater energy efficiency and reducing in drying time. The product studied in this research was Moringa oleifera Lam grains, which among its many applications, stand out as a natural coagulant in water treatment, due to the presence of a cationic protein with clarifier action. Although it is observed the necessity to use dry grains in these processes, there was no recommendation in the scientific literature of appropriate drying conditions for grains to be used in the coagulant solution. In this way, the combined use of infrared radiation with heated air can be technically feasible and efficient in drying of Moringa oleifera L. grains, maintaining the quality attributes of grains for use in water treatment. This study aims to evaluate the potential application of intermittent infrared radiation in association with convective drying of Moringa oleifera L. grains, regarding the drying efficiency, energy consumption and maintenance of grains quality. Experimental runs were performed studying the factors air temperature, air velocity, infrared radiation intensity, and time of infrared radiation application to define those which have an effect on the process and its optimum levels of operation. The increased intensity of the infrared radiation reduced the drying time, energy consumption and propitiated greater efficiency in reducing the turbidity of water when these grains were applied in the coagulant production. Whereas elevated levels of air velocity decreased drying rate and increased energy consumption. The increase in the drying air temperature caused elevation of drying rate, decreased the drying time and contributed with turbidity reduction of synthetic water treated with coagulant solution of Moringa oleifera L. grains. The time of infrared radiation application increased the drying rate and allowed turbidity reduction of synthetic water when its levels were increased. The effective diffusivity ranged from 6.44x10-10 m² s-1 and 9.89x10-10 m² s-1. Fick and Midilli models showed better fit to the experimental data. Air temperature and time of infrared radiation application increased air temperature inside the dryer and the temperature inside the grains during drying experiments. The application of infrared radiation significantly reduced total energy consumption during drying. Increasing the level of air temperature caused a proportional increase in energy consumption. It was found that central point of the experimental design, air temperature of 44 °C and infrared time of 3.4 min, showed a combination of factors with higher protein content and corresponded to the highest turbidity removal when these grains were used for coagulant production. In relation to Moringa oleifera L. grain quality, drying increased the concentration of protein, favored the sedimentation of solids due to the oxidation of lipids and promoted greater removal of turbidity from synthetic water treated with these grains