Desidratação de fatias de gengibre por infravermelho: coeficiente de transferência de calor e massa e modelagem

Corrêa, Paulo Cesar; Baptestini, Fernanda Machado; Zeymer, Juliana Soares; Araujo, Marcos Eduardo Viana de; Freitas, Rita Cristina Pereira de; Leite, Rildo Araujo

RESUMO

A desidratação de produtos vegetais prolonga sua vida útil e reduz sua massa e volume, o que aumenta a eficiência de transporte e armazenamento e agrega valor aos alimentos. No entanto, é um processo intensivo em energia e tempo, tornando necessária a busca por tecnologias mais eficientes. Diante do exposto, objetivou-se investigar o processo de desidratação de gengibre por infravermelho através da aproximação do período constante de desidratação à teoria do processo de transferência de calor e de massa para o termômetro de bulbo molhado, e do período decrescente de desidratação à teoria de difusão liquida. Foram utilizadas fatias de 5,0 mm de espessura e 2,0 cm de diâmetro para serem secas em um secador com fonte de irradiação infravermelha nas temperaturas de 50, 60, 70, 80, 90 e 100 °C, até massa constante. Os coeficientes de transferência de calor e de massa, e o coeficiente de difusão efetivo, aumentaram linearmente com o aumento da temperatura, obtendo-se valores que variaram respectivamente de 69,40 a 92,23 W m^-2 °C^-1, 0,062 a 0,089 m s^-1 e 3,81 x 10^-9 a 1,13 x 10^-8 m² s^-1. A variação dos coeficientes de transferência de calor e de massa foi descrita por um modelo linear e a variação do coeficiente de difusão efetivo com a temperatura foi descrita por meio da relação de Arrhenius, cuja energia de ativação foi de 22,07 kJ mol^-1. O modelo de Henderson e Pabis modificado foi capaz de descrever satisfatoriamente o período de taxa de secagem decrescente.

Termos para indexação:
Henderson e Pabis modificado; radiação; teor de água; Zingiber officinale.

[1] *Corresponding author: marcos.rav@hotmail.com

Instruments	Uncertainty instrument (standard deviation)
Dryer model IV 2500 scale	0.423 g
Pachymeter	0.025 mm

Model denomination	Model
Diffusion approach	$MR=aexp (-kt) + (1-a) exp (-kbt)$	(3)
Exponential of two terms	$MR=aexp (-kt) + (1-a) exp (-kat)$	(4)
Henderson and Pabis modified	$MR=aexp (-kt) +bexp (-gt) +cexp (-ht)$	(5)
Logarithm	$MR=aexp (-kt) +b$	(6)
Newton	$MR=exp (-kt)$	(7)
Page	$MR=exp ({-kt}^{n})$	(8)

Model	50 °C				60 °C
Model	MRE (%)	SDE	R² (%)	RD	MRE (%)	SDE	R² (%)	RD
(1)	0.675	0.004	99.97	B	0.866	0.005	99.95	B
(2)	22.311	0.019	99.20	B	28.983	0.022	99.20	B
(3)	1.104	0.001	99.99	R	1.549	0.002	99.99	R
(4)	16.957	0.018	99.33	B	21.983	0.019	99.19	B
(5)	40.183	0.039	96.76	B	46.771	0.039	96.53	B
(6)	9.602	0.014	99.57	B	13.223	0.016	99.42	B
	70 °C				80 °C
(1)	1.979	0.006	99.93	B	3.066	0.008	99.88	B
(2)	25.095	0.020	99.13	B	16.594	0.019	99.33	B
(3)	0.729	0.001	99.99	R	1.018	0.001	99.99	R
(4)	19.114	0.018	99.35	B	14.760	0.018	99.41	B
(5)	42.853	0.038	96.99	B	33.433	0.038	97.22	B
(6)	13.729	0.018	99.35	B	9.615	0.018	99.38	B
	90 °C				100 °C
(1)	2.990	0.009	99.84	B	5.047	0.012	99.75	B
(2)	35.363	0.022	98.91	B	21222	0.021	99.20	B
(3)	2.186	0.002	99.99	R	0.833	0.001	99.99	R
(4)	29.199	0.020	99.18	B	19.057	0.018	99.41	B
(5)	52.697	0.036	97.08	B	38.939	0.036	97.62	B
(6)	22.040	0.021	99.05	B	16.037	0.023	99.06	B

Temperature (°C)	Henderson and Pabis modified
50	$MR=0 .572exp (- 0.049 t) + 0.463 \exp (- 0.011 t) - 0.037 \exp (- 0.913 t)$
60	$MR=0 .627exp (- 0.070 t) + 0.420 \exp (- 0.015 t) - 0.048 \exp (- 1.049 t)$
70	$MR=0 .651exp (- 0.088 t) + 0.415 \exp (- 0.020 t) - 0.068 \exp (- 0.820 t)$
80	$MR=0 .601exp (- 0.092 t) + 0.487 \exp (- 0.020 t) - 0.088 \exp (- 0.727 t)$
90	$MR=0 .365exp (- 0.030 t) + 0.739 \exp (- 0.146 t) - 0.104 \exp (- 1.251 t)$
100	$MR=0 .438exp (- 0.033 t) + 0.737 \exp (- 0.157 t) - 0.174 \exp (- 0.746 t)$

Temperature (°C)	Effective diffusion coefficient (m² s^-1)
50	3.81 x 10^-9
60	5.62 x 10^-9
70	7.14 x 10^-9
80	6.54 x 10^-9
90	12.20 x 10^-9
100	11.30 x 10^-9

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