Metodologia experimental

De modo a determinar as taxas de secagem, a massa de uma amostra colocada numa estufa deve ser medida em função do tempo, para temperatura, humidade e velocidade do ar constantes. Esta amostra não deverá ser muito inferior ao tamanho das partículas do produto a secar, e o posicionamento das partículas deverá ser aproximado das condições reais encontradas no processo industrial (Mujumdar, 2006).

Cada experiência realizada serviu para determinar a humidade de equilíbrio e a cinética de secagem, sendo os resultados colocados numa tabela e posteriormente analisados.

Amostra: Teor de humidade (%)

1 2 3 4

Côdea 26,4 20,1 18,9 28,5

Procedimento experimental

De modo a determinar a humidade de equilíbrio e a cinética de secagem do pão moído, utilizou- se uma estufa com capacidade de 36 litros da marca “Selecta”, uma balança digital com capacidade de medida de 0,001g e capacidade de 500 gramas, um analisador da qualidade do ar da marca Testo modelo 435, um cronómetro, e uma estrutura auxiliar para apoio do pão no interior da estufa com ligação à balança colocada no exterior.

Figura 29 – Estufa de secagem com a amostra colocada sobre a estrutura de ligação à balança no exterior

1. Amostra de pão e pesagem:

A amostra de pão foi recolhida de forma aleatória de um recipiente com várias partículas de pão moído. As partículas recolhidas foram colocadas no cesto em rede de ligação à balança, com o cuidado de apresentarem um espaçamento entre elas. As amostras médias de pão rondaram os 2 a 3 gramas de pão moído em cada ensaio.

Importa referir que se tentou utilizar uma massa da amostra o mais elevada possível para deste modo reduzir o erro.

Neste ponto iniciaram-se as pesagens, primeiro do cesto apenas e depois do cesto mais o pão moído.

2. Colocação da amostra na estufa:

Após a pesagem, cada amostra era introduzida no interior da estufa de secagem sobre a estrutura metálica de ligação à balança. Antes da introdução da amostra, a estufa estava já previamente na temperatura desejada e a balança ligada. A colocação foi feita de forma rápida para não haver uma grande variação na temperatura do ar da estufa.

3. Pesagem da amostra ao longo do processo de secagem:

Logo após a entrada da amostra na estufa foi anotada a massa total que correspondia ao sistema de apoio metálico mais a amostra. O registo da massa era feito a cada 30 segundos, e anotado numa tabela do software Excel®, até se verificar que a variação de massa era nula durante um intervalo de tempo de aproximadamente 5 minutos.

4. Determinação da massa da amostra seca:

Atingida a humidade de equilíbrio através da ausência de variação da massa da amostra, colocou-se a estufa a uma temperatura de sensivelmente 120°C durante aproximadamente 10 minutos, com o objetivo de secar por completo a amostra e deste modo obter a massa da amostra seca.

5. Registo das condições do ar na estufa

Após a secagem do material, abriu-se a estufa lentamente e de forma ligeira com o objetivo de medir a temperatura e humidade relativa do ar através do medidor da qualidade do ar Testo 435. Este registo era complementado com o valor indicado pelo termómetro da própria estufa.

6. Pesagem do sistema auxiliar

Terminada a atividade, era medida a massa do sistema auxiliar de apoio e cesto da amostra.

Figura 30 – Representação esquemática da experiência de secagem com estufa, balança, amostra e sistema auxiliar

A massa da amostra de pão moído era obtida ao longo do tempo através da subtração das massas do cesto de suporte do pão e sistema de apoio. Este procedimento foi automaticamente realizado em software Excel®, fornecendo a evolução da massa real da amostra ao longo do tempo.

Através dos valores da evolução da massa da amostra ao longo do tempo foi possível determinar os valores de humidade do pão, conteúdo adimensional de humidade e variação da massa em ordem ao tempo como se demonstra de forma esquemática na tabela 14:

Tabela 14 – Descrição do procedimento efetuado para o cálculo da taxa de secagem

Massa do pão Teor de humidade Adimensional de humidade Variação da massa em ordem ao tempo (kg) (kg/kg sólido seco) - (kg/s) - … … … … … - -

Dado o intervalo de 30 segundos entre medições, é necessário dividir a variação de massa por este valor como pode ser observado na tabela 14.

Limitações e problemas do processo de secagem

As experiências de cinética de secagem e determinação da humidade de equilíbrio requerem meios específicos e precisos.

Para a determinação da curva de humidade de equilíbrio é necessária uma estufa com controlo de temperatura e humidade do ar, de modo a manter estes parâmetros estáveis e ser possível ainda obter uma ampla faixa de humidade absoluta.

Para a cinética de secagem é necessário um túnel de secagem onde seja possível manter os valores de temperatura e velocidade do ar, ao mesmo tempo que são realizadas medições da massa da amostra.

As limitações encontradas na atividade laboratorial encontram-se listadas em seguida: 1. Densidade do pão

A densidade do pão utilizado é muito baixa – aproximadamente 35 kg/m3, o que limitou a massa da amostra e deste modo fez aumentar o erro.

2. Medição da temperatura e humidade na estufa de secagem

A medição da temperatura e humidade no interior da estufa foi realizada com um medidor da qualidade do ar – Testo 435. Este instrumento apresenta uma grande exatidão para a temperatura e humidade, no entanto, está limitado a uma temperatura máxima do ar de 50°C. Esta limitação impediu o registo da humidade do ar para elevadas temperaturas.

Outra limitação apresentada por este instrumento foi a sua elevada constante de tempo, necessitando de vários minutos para registar temperaturas altas, o que não era aceitável devido à perda de calor da estufa pela porta aberta. A solução encontrada foi colocar o instrumento num ambiente de 50°C aproximadamente e medir os parâmetros logo de seguida, conseguindo deste modo bons resultados.

3. Humidificação na estufa de secagem

A estufa utilizada não permite a humidificação, pelo que não foi possível obter valores de humidade de equilíbrio para humidades absolutas do ar superiores à do ar ambiente. Uma tentativa de ultrapassar este problema foi através da colocação de um pequeno reservatório com água, com o objetivo de humidificar o ambiente interior. Este procedimento não resolveu o problema, pois no final das experiências a humidade absoluta do ar não era superior à humidade absoluta do ar ambiente, levando a concluir que existe alguma renovação de ar na câmara.

4. Túnel de ventilação

A curva de cinética de secagem deverá ter a influência da velocidade do ar, e assim os ensaios devem ser realizados num túnel que permita ter uma ventilação uniforme até uma velocidade de sensivelmente 4 m/s.

O túnel disponível para a realização destes ensaios permite uma velocidade do ar próxima dos 2m/s, um valor baixo mas que permite ganhar uma boa perceção do efeito deste mecanismo no processo de secagem.

O problema encontrado no túnel de ventilação foi a medição da massa da amostra, não devido à balança (célula de carga), mas sim devido à elevada influência da força de arrasto provocada pelo escoamento do ar e baixa massa da amostra na medição impossibilitando assim a sua utilização para os ensaios experimentais.