Teorias de secagem

Ao longo do tempo várias teorias de secagem foram propostas para descrever o transporte de massa e calor em meios capilares porosos, as quais são listadas a seguir:

• Teoria da difusão líquida;

• Teoria capilar;

• Teoria da vaporização - condensação;

• Teoria de Luikov;

• Teoria de Philip e De Vrie e de Berger e Pei;

• Teoria de Fortes e Okos

• Teoria de Krischer

Uma discussão mais ampla e detalhada, sobre as teorias de secagem, pode ser encontrada em Fortes e Okos, (1980); Alvarenga et al., (1980); Fortes (1982); Parry, (1985); Dand, (1986); Mariz, (1986); Keey, (1992); Parti, (1993); Lima, (1995); citado por Ibrahim et al., (1997); Lima, (1999); Lima e Nebra, (2000); Oliveira, (2001); Silva, (2002); Oliveira, (2006); dentre outros.

Resumidamente, comenta-se um pouco dessas teorias.

• Teoria da difusão líquida

A teoria de difusão líquida estabelece que a difusão de umidade no interior do sólido é devido a um gradiente de concentração no sólido. Nesta teoria considera-se que a água migra apenas na fase líquida. Tal teoria é considerada por alguns pesquisadores como o principal mecanismo do fluxo de umidade no interior dos sólidos por apresentar bons resultados na secagem de grãos e cereais. Contudo, ela tem sido utilizada frequentemente para outros materiais, inclusive material cerâmico argiloso.

33 • Teoria capilar

A teoria capilar é baseada no conceito do potencial capilar, que pode ser definido como a diferença de pressão entre a água e o ar na interface água - ar presente em um capilar. Conforme Silva (2002), para processos de secagem de alimentos, principalmente em alta temperatura, a teoria capilar apresenta bons resultados.

• Teoria da evaporação-condensação

De acordo com a teoria de evaporação-condensação, a água, num meio poroso, migra inteiramente na fase gasosa. Nesse processo deve-se levar em consideração o balanço de massa e calor assim como o de energia.

• Teoria de Luikov

Esta teoria baseia-se nos princípios da Termodinâmica irreversível de não equilíbrio levando em consideração os mecanismos de difusão, efusão e convecção de água no interior do meio poroso. Tal teoria é creditada aos pesquisadores russos e foi descoberta em 1934. O fenômeno que trata da difusão térmica com o gradiente de temperatura é um fator que causa a transferência de umidade em materiais (Fortes e Okos, 1980).

• Teorias de Philip e De Vries e de Berger e Pei

Tais teorias consideram que a água se move em meios porosos, basicamente por meio dos mecanismos de difusão de líquido e capilaridade.

• Teoria de Fortes e Okos

Essa teoria tem como base os conceitos termodinâmicos dos processos irreversíveis e propõe que a força motriz para transferência isotérmica, tanto do líquido quanto do vapor, é um gradiente do teor de umidade de equilíbrio e não do teor de umidade, sendo isto, devido à hipótese de equilíbrio local. A força motriz para transferência de líquido e vapor é o gradiente do potencial químico, que por sua vez é

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uma função da temperatura, da umidade relativa e do teor de umidade de equilíbrio. Para alguns autores (Fortes e Okos, (1980); Fortes (1982); Parry, (1985); Dand, (1986); Mariz, (1986); Keey, (1992); Parti, (1993); Lima, (1995); Silva, (2002); Oliveira, (2006), a água em meios capilares porosos pode até mover-se em sentido contrário ao gradiente do teor de umidade, mas sempre na direção do gradiente do teor de umidade de equilíbrio.

• Teoria de Krischer

Em tal teoria assume-se que durante o processo de secagem, o fluxo de umidade pode se dar no estado líquido, por capilaridade, ou no estado de vapor, devido ao gradiente de concentração de vapor. Esta teoria leva em consideração a transferência de calor e massa simultânea e que pode ser aplicada em uma variedade de meios porosos.

As limitações existentes das várias teorias de secagem têm sido mostradas apenas esporadicamente e de forma incompleta na literatura. Sendo assim, percebe-se que, tais teorias de secagem, em sua maioria, são geralmente limitadas ao período da taxa de secagem decrescente do produto, uma vez que, num período de taxa constante torna-se passível de cálculos simples. A maioria destas teorias são aplicáveis apenas, com algum grau de precisão/limitação, ou seja, em faixas limitadas de umidade relativa e temperatura. Além disso, os erros experimentais representam um fator limitante na obtenção dos dados do teor de umidade de equilíbrio. Assim, a partir destes pontos, os modelos empíricos parecem fornecer os melhores meios atualmente disponíveis para a representação do teor de umidade de equilíbrio.

Segundo Silva (2002), o processo de migração de umidade no interior do produto biológico, ainda não é bem conhecido. Sendo assim, de acordo com as teorias listadas acima, os seguintes mecanismos de transporte de umidade em sólidos têm sido fornecidos pela literatura, (Fortes e Okos, 1980; Strumillo e Kudra, 1986; Brooker et al., 1992 e Lima, 1995):

• Transporte por difusão líquida devido a gradientes de concentração de umidade;

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• Transporte por difusão de vapor devido a gradientes de concentração de umidade e pressão parcial do vapor (consequência dos gradientes de temperatura);

• Transporte por efusão (escoamento Knudsen). Ocorre quando o caminho livre médio das moléculas de vapor for da mesma ordem de grandeza do diâmetro dos poros;

• Transporte de vapor por termodifusão devido aos gradientes de temperatura;

• Transporte de líquido por forças capilares;

• Transporte de líquido por pressão osmótica; • Transporte de líquido devido à gravidade;

• Transporte de líquido e de vapor, devido à diferença de pressão total, causada por pressão externa, contração, alta temperatura e capilaridade;

• Transporte por difusão superficial, devido a migração da mistura líquido mais vapor pelos poros da superfície do produto.

Mesmo sem o não detalhamento de cada um dos mecanismos de transporte de umidade listados, informações adicionais podem ser encontradas nas referências citadas.