5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
5.4. P LANEJAMENTO EXPERIMENTAL
5.4.4. Análise das Superfícies de Respostas
Os resultados da análise de variância dos modelos para umidade do pó e para perdas de vitamina C garantem uma quantidade de variação devido ao modelo ajustado bem superior à variação não explicada, mostrando que os valores experimentais são bem representados pelos modelos ajustados aos dados experimentais.
Desta forma, verifica-se que os dois modelos são estatisticamente validados e úteis para gerar as superfícies de respostas. Para as variáveis resposta umidade e perdas de vitamina C são apresentadas superfícies de respostas obtidas das Equações 24 e 27 e ilustradas nas combinações possíveis de variação de duas variáveis independentes, mantendo a outra fixa no ponto central.
5.4.4.1. Análise das Superfícies de Respostas para a Umidade do pó.
A Figura 5.37 mostra o comportamento da umidade do pó frente às variações da temperatura e tempo de intermitência, para uma vazão de alimentação fixa no ponto central, correspondente a 7,5 ml/min.
A importante influência da temperatura sobre a umidade do pó é evidenciada na superfície de resposta, na qual se verifica o efeito mínimo do tempo de intermitência sobre esta variável resposta no nível de vazão intermediário.
A superfície de resposta ilustrada na Figura 5.38 mostra o comportamento da umidade do pó frente à temperatura e vazão de alimentação quando o tempo de intermitência é fixo no ponto central. Neste caso o efeito da temperatura é evidente quando a secagem ocorre com menor taxa de alimentação, enquanto o efeito da taxa de alimentação é imperceptível no nível de temperatura mais elevado. Na faixa de maior temperatura vazões mais elevadas promovem a diminuição no teor de umidade do pó. Evidencia-se assim o efeito negativo da interação Tge
x W, apresentado na Tabela 5.16, sobre a umidade do pó.
Figura 5.38. Superfície de resposta da umidade do pó em função da Tge e W para ∆tint = 15 min.
Na Figura 5.39 ilustram-se os efeitos da vazão de alimentação e tempo de intermitência sobre a umidade do pó quando a temperatura é mantida no ponto central. Percebe-se um elevado teor de umidade quando o processo de secagem é realizado em duas situações distintas: em baixas taxas de alimentação e tempos de intermitência no nível máximo, e altas taxas de alimentação e nível mínimo do tempo de intermitência.
Figura 5.39. Superfície de resposta da umidade do pó em função da W e ∆tint, para Tge = 70ºC.
5.4.4.2. Análise das Superfícies de Respostas para as Perdas de vitamina C
A Superfície de Resposta ilustrada na Figura 5.40 representa o efeito da vazão de alimentação e da temperatura frente às perdas de vitamina C, quando o tempo de intermitência é fixado no ponto central. Confirma-se o relevante efeito da temperatura no sentido de aumentar as perdas de vitamina C independente do equipamento de secagem ser alimentado com uma maior ou menor vazão de polpa. Para a temperatura de secagem de 60°C, as perdas são minimizadas e também apresentam pouca dependência da vazão.
Figura 5.40. Superfície de resposta das perdas de vitamina C em função da Tge e W, para ∆tint = 15min.
Em níveis mais altos de vazão o efeito da temperatura sobre as perdas de vitamina C são mais evidentes. Para uma vazão mínima de 5ml/min a variação nas perdas de vitamina C é menor. Este resultado é consistente com o efeito do binômio tempo x temperatura sobre a degradação da vitamina C. Vazões mais altas de alimentação podem promover o resfriamento do leito, e assim o material fica exposto a temperaturas mais baixas. Todavia, se a temperatura do leito baixa muito em função de uma maior vazão ou baixo tempo de intermitência (rápida realimentação da polpa) o material seca mais lentamente, o arraste do pó é prejudicado, o que implica em maior tempo de permanência do material no secador, e consequentemente, as perdas de vitamina C podem aumentar.
A superfície de resposta ilustrada na Figura 5.41 mostra os efeitos combinados da temperatura e tempo de intermitência, quando a vazão de alimentação é fixada no ponto central (7,5ml/min). A superfície apresenta conformação semelhante às ilustradas anteriormente e a discussão dos resultados já está contemplada nos parágrafos anteriores. Na Figura 5.41 pode-se dizer que o efeito da temperatura é superior ao das demais variáveis individuais, independentemente da vazão de alimentação ou tempo de intermitência utilizado no processo.
Figura 5.41. Superfície de resposta das perdas de vitamina C em função da Tge e ∆tint, para W =
7,5ml/min.
Na Figura 5.42 apresenta-se o comportamento das perdas de vitamina C frente ao efeito da vazão de alimentação e tempo de intermitência fixando a temperatura no ponto central.
Como ilustra a Figura 5.42, as perdas de vitamina C são baixas quando a temperatura do ar de secagem é mantida no ponto central e tendem a um valor mínimo quando o tempo de intermitência e a vazão de alimentação são mínimos.
A discussão fenomenológica e a análise estatística dos resultados experimentais sugerem uma ampliação na faixa de condições de processo para uma análise mais precisa dos efeitos destas variáveis sobre o desempenho do processo de secagem de misturas de polpas de frutas com adjuvantes no leito de jorro. Os modelos empíricos para predição das variáveis relacionadas com a produção de pó não apresentaram significância estatística, o que inviabiliza a proposta de otimização global do processo na faixa de condições de temperatura, tempo de intermitência e vazão de alimentação em que foram conduzidos os experimentos. Necessário também se faz avaliar a eficiência energética do sistema operacional. Devido à coluna de aço inoxidável não ser revestida com qualquer tipo de material isolante, as perdas térmicas são muito elevadas, o que inviabiliza uma análise mais criteriosa desse parâmetro.
Considerando os efeitos cruzados das variáveis de operação sobre os parâmetros relativos à qualidade do produto, rendimento e retenção de material no leito, considera-se que as condições mais favoráveis ao processo como um todo, foram ás do ponto central, ou seja, temperatura de 70°C, tempo de intermitência de 15 minutos e vazão de alimentação de 7,5 ml/min.