Secagem de banana verde pré-tratada assistida por radiação ultravioleta do tipo C (UV-C) : design de um novo secador convectivo estudado via CFD com validação experimental

Abstract

Este trabalho teve como objetivo estudar o uso de ácido acético e ultrassom como pré-tratamento na secagem convectiva assistida por radiação UV-C na degradação de compostos lignocelulósicos superficiais em fatias de banana verde. Para isso, um secador convectivo foi idealizado por fluidodinâmica computacional (CFD), construído e avaliado experimentalmente. A secagem foi analisada em termos da cinética de secagem, modelada empiricamente, bem como pelos coeficientes de difusividade. efetiva (Def). As fatias de banana foram avaliadas quanto aos parâmetros de cor e quanto a sua morfologia superficial. Os experimentos foram realizados seguindo um planejamento fatorial 23, que avaliou os efeitos potência da radiação UV-C, tempo de pré-tratamento com ultrassom e ácido acético sobre as variáveis dependentes (tempo de secagem da amostra até o teor de umidade de 25%, tx25%, tempo de secagem até o teor de umidade de equilíbrio, txe, e os parâmetros de cor. A simulação do secador se deu em regime permanente e as equações de conservação de massa, energia e momentum resolvidas numericamente via fluidodinâmica computacional (CFD). Os resultados da simulação via CFD foram validados experimentalmente e obtendo-se um erro máximo de 5,34% para os perfis de temperatura e 2,14% para velocidade de saída, em valores absolutos. A janela de quartzo se confirmou como a principal fonte de dissipação de calor do secador, acarretando uma temperatura média de secagem de 52,42°C. A cinética de secagem foi melhor representada pelo modelo Exponencial de Dois Termos, apresentando valores de coeficiente de determinação (R2) superiores a 0,9998 e erro percentual máximo de 0,726%. O planejamento fatorial não revelou diferenças significativas quanto ao tx25%. Já em relação ao txe e os parâmetros de cor houve diferenças significativas. A aplicação da radiação UV-C provavelmente degradou os compostos lignocelulósicos e sua aplicação com os pré-tratamentos teve um efeito sinérgico. Os pré-tratamentos reduziram as discrepâncias de cor ao longo da superfície das amostras, homogeneizando-a, enquanto a aplicação da radiação UV-C provocou uma coloração mais intensa nas fatias, tornando-as de cor amarelo- amarronzadas. A análise por microscopia eletrônica de varredura evidenciou a potencial degradação superficial de glicosídeos e aminoácidos aromáticos e os efeitos sobre a morfologia superficial das fatias.