Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissFF.pdf: 843994 bytes, checksum: fd055fe92de7017d191025abd3b9a1e4 (MD5) Previous issue date: 2003-08-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The present work has as main objective the pear drying in three different dryers: convective, microwave and microwave-convective. It is also intended to evaluate the effect of the osmotic dehydration, as pré-treatment, in the quality of the dried product. Before they be dried or dehydrated the samples passed by a mechanical treatment, which consists of peeling, seeds removing and cutting the fruit, and a chemical treatment with its immersion in solution 1,5% of ascorbic acid for 15 minutes. The stage of osmotic dehydration was carried out by analying the influence of the osmotic agent concentration (sucrose to 25; 37,5 and 50%), of the temperature (30, 40 and 50ºC), of the sample geometry (cubes, toothpicks and slices) and of the use of agitation (0 and 120 rpm) in the kinetics of the process, through the loss of water and the sucrose incorporation by the fruit. The best kinetic condition obtained, through statistical analysis of the data, was to the sample in slices dehydrated at 40ºC, with 37,5% of sucrose and without agitation, being this condition used as pretreatment to the drying. The adjustment of the experimental data was accomplished by the empirical model of Azuara (1992). The drying stage was studied for the fresh and osmotically dehydrated fruit. In this stage, the best kinetic condition was stablished based on the analysis of the influence of the kind of drying used and the power of the microwave in the moisture content of the fruit. The speed and temperature of the air was maintained constant at 2 m/s and 50ºC, and the temperature inside the sample was measured during drying. The best kinetic condition obtained was for the microwave-convective drying at 0,3W/g of osmotically dehydrated samples. The adjustment of the experimental data was accomplished by the Lewis (1921) and Page difusion models (1949). The materials and products of the osmotic dehydration and drying were analyzed concerning their quality, being the main analyses, calcium, phosphorus, potassium, water activity, density, moisture content, total solids and shrink. The results obtained were compared in terms of the drying kinetics and quality of the product, for the equipments used through statistical treatment and with available data from the literature. The osmotic dehydration had beneficial effects on the properties analyzed, giving the best results to the main components detention and maintenance of the others analyzed properties. During the drying, the quality decreases with the increase in the inner sample temperature. The shrink data adjustment, presented by the volume decrease, was well represented by the Lozano et al. (1983) model, being linearly proportional to the moisture content variation. / O presente trabalho teve como objetivo principal a secagem de pêra em três diferentes secadores: convectivo, microondas e combinado microondas-convectivo. Pretende-se também avaliar o efeito da desidratação osmótica, como pré-tratamento, na qualidade do produto seco. Antes de serem secas ou desidratadas as amostras passaram por um tratamento mecânico, que consistiu em descascar, retirar sementes e cortar a fruta, e por um tratamento químico com sua imersão em solução 1,5% de ácido ascórbico durante 15 minutos. A etapa de desidratação osmótica foi conduzida analisando-se a influência da concentração do agente osmótico (sacarose a 25; 37,5 e 50%), da temperatura (30, 40 e 50ºC), da geometria da amostra (cubos, palitos e fatias) e do uso ou não de agitação (0 e 120 rpm) na cinética do processo, através da perda de água e da incorporação de sacarose pela fruta. A melhor condição cinética obtida, através de análise estatística dos dados, foi para a amostra em fatias desidratada a 40ºC, com 37,5% de sacarose e sem agitação, sendo esta condição utilizada como pré-tratamento à secagem. O ajuste dos dados experimentais foi realizado pelo modelo empírico de Azuara et al. (1992). A etapa de secagem foi estudada para a fruta in natura e desidratada osmoticamente. Nesta etapa, a melhor condição cinética foi determinada pela análise da influência do tipo de secagem e da potência de microondas no teor de umidade final da fruta. A velocidade e a temperatura do ar foram mantidas constantes em 2m/s e 50ºC, respectivamente e mediu-se a temperatura no interior da amostra durante a secagem. A melhor condição cinética obtida foi para a secagem no modo combinado microondas-convectivo com potência de 0,3 W/(g amostra) para amostras pré-desidratadas osmoticamente. O ajuste dos dados experimentais foi realizado utilizando-se os modelos de Lewis (1921) e difusional de Page (1949), apresentando bons resultados. Os materiais e produtos da desidratação osmótica e da secagem foram analisados quanto a sua qualidade, sendo as principais análises, cálcio, fósforo, potássio, atividade da água, densidade, teor de umidade, sólidos totais e encolhimento. A desidratação osmótica demonstrou ter efeito benéfico nas características físico-químicas analisadas, contribuindo para a retenção dos principais constituintes e manutenção das demais características analisadas. Na secagem, a qualidade cai com o aumento da temperatura no interior da amostra. O encolhimento, dado pela redução no volume, foi bem representado pelo modelo de Lozano et al. (1983), sendo linearmente proporcional a variação no teor de umidade.

[pt] Esta tese apresenta uma modelagem para séries temporais que possuem uma estrutura de autocorrelação que depende não somente do intervalo de tempo entre as observações, mas também do período observado. Esta modelagem consiste na combinação entre as metodologias de encolhimento wavelets e modelos auto-regressivos periódicos – PAR(p). As wavelets vêm sendo utilizadas na literatura de séries temporais como um procedimento auxiliar de préprocessamento da série em análise; e o modelo PAR(p) tem sua importância reconhecida devido ao seu emprego em séries hidrológicas mensais. Especificamente, no setor elétrico brasileiro, pode-se observar a predominância da energia de origem hidrelétrica. Uma das principais características das matrizes de energia com esta composição é a forte dependência do padrão de precipitação e das condições hidrológicas futuras, o que torna a série de vazão muito irregular e difícil de ser modelada. Portanto, a geração hidrelétrica pode ser considerada uma variável estocástica e pequenos avanços na modelagem estocástica de vazões permitem um melhor planejamento da operação do sistema. Assim, esta tese teve como objetivos obter melhores previsões e geração de cenários a partir do modelo PAR(p) e avançar na modelagem estocástica de vazões. Os principais resultados obtidos indicaram que a combinação das metodologias obteve melhor desempenho do que apenas a modelagem PAR (p), tanto em casos simulados, quanto no emprego a séries reais. / [en] This thesis presents an approach to modeling time series that have an autocorrelation structure that depends not only on the time interval between the observations, but the observed period. This approach consists of a combination between wavelet shrinkage and periodic autoregressive models – PAR(p). Wavelets have been used in the literature of time series as an auxiliary procedure for preprocessing the series under analysis, and the PAR(p) model has its importance recognized due to its use in hydrological series monthly. Specifically, in the Brazilian electricity sector, it is possible to observe the predominance of hydroelectric energy. One of the main characteristics of energy matrices with this composition is the strong dependence on rainfall patterns and future hydrological conditions, which turn the streamflow series very irregular and difficult to be modeled. Therefore, hydroelectric generation can be considered a stochastic variable and small advances in stochastic modeling of streamflows allow for better planning of the system´s operation. Thus, this thesis aimed to improve forecasting and scenario generation with the PAR(p) model and to contribute to stochastic modeling of flow. The main results indicated that the combination of methodologies achieves better results than only the PAR(p) modeling, both in simulated cases and in real time series.

Os biopolímeros comestíveis, tais como amido e alginato, podem ser utilizados na formulação de géis com elevada capacidade de retenção de água. A secagem convectiva pode ser utilizada para a remoção da umidade em géis. Os parâmetros da secagem (temperatura, velocidade do ar e umidade de equilíbrio) necessitam ser monitorados para a produção de um sólido seco e sem degradação de compostos ativos. A modelagem matemática da secagem pelo método numérico de elementos finitos em COMSOL Multiphysics tem sido utilizada para simular a secagem, usando um número reduzido de ensaios experimentais. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos para predizer a umidade e tamanho de fatias de géis de amido de milho e alginato de cálcio durante a secagem convectiva. O acoplamento entre a transferência de massa e encolhimento das fatias durante a secagem foi simulado e a difusividade mássica efetiva foi obtida pelo ajuste não linear aos dados experimentais. Três modelos foram utilizados como estudos de caso: A secagem de géis contendo 60% de água e 5.4% de amido gelatinizados (GC90), foram descritas pela solução analítica da segunda lei de Fick (R2 = 0.997-0.998); A secagem de géis contendo 60% de água e 5.4% de amido nativo (RC90), foram mais bem explicadas pelo modelo analítico com inclusão do termo de encolhimento (R2 = 0.992); O modelo numérico desenvolvido em COMSOL Multiphysics descreveu adequadamente a secagem de géis formulados com 86% de água e 34% amido gelatinizado e não-gelatinizado (GC50 e RC90), dando um R2 de 0.983-0.992. O encolhimento foi estimado a partir do fluxo molar de água, enquanto a deformação da geometria foi simulada pelo método arbitrário Lagrangian-Eulerian (ALE). A inclusão do termo de encolhimento modificou o perfil de taxa de secagem e o período de pseudo-taxa constante foi observado. O modelo desenvolvido neste trabalho pode ser aplicado em estudos de secagem de géis, alimentos e outros materiais que apresentam elevada razão de encolhimento. / Biopolymers, such as starch and alginate, can be used in the formulation of gels with high water retention. The convective drying can be applied to gel moisture removing. Drying parameters (temperature, air velocity and equilibrium moisture) should be monitored in view of producing a dry solid without degradation of active compounds. The mathematical modeling by the finite element method in COMSOL Multiphysics has been used to simulate drying profiles, with reduced experimental runs. This work aimed at developing of analytical and numerical models to predict the moisture and size of slices of gels containing cornstarch and calcium alginate, during convective drying. The coupling between mass transfer and shrinkage of slices during drying was simulated and the effective mass diffusivity was obtained by non-linear adjustment to the experimental data. Three models have been used as case studies obtained the effective mass diffusivity. Drying of gels containing 60% water and 5.4% gelatinized cornstarch (GC90 samples) as well fitted by the analytical solution of Fick\'s second law (R2 = 0.997-0.998). Drying of gels containing 60% water and 5.4% native starch (RC90 samples) as explained by Fick\'s analytical model while inclusion of the shrinkage term (R2 = 0.992). The numerical model developed in COMSOL Multiphysics adequately described the drying of gels formulated with 86% water and 34% of starch, gelatinized or non-gelatinized, (GC50 and RC90 samples), giving a R2 of 0.983-0.992. The shrinkage was estimated by the molar flux of water, while the geometry shrinkage was simulated by the Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) method. The inclusion of the shrinkage modified the drying rate profiles and a pseudo-constant rate period was observed. The model developed in this work can be applied to drying studies of gels, food and other materials that have a high shrinkage ratio.

A estabilidade dimensional representa uma das mais importantes propriedades do papel, dentre aquelas que governam seu desempenho no uso final. Esta propriedade determina a funcionalidade do papel em processos de impressão, de conversão e, particularmente, na aplicação em máquina copiadoras e impressoras comerciais. O monitoramento da estabilidade dimensional oferece possibilidades de interferência em parâmetros do processo de fabricação, com a finalidade de estabelecer condições de produção de papel mais eficientes e econômicas, promovendo ainda, melhor suporte para atividades de assistência técnica ao usuário final. O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia factível para avaliação da estabilidade dimensional de papel reprográfico, por meio da medição do perfil do encolhimento transversal (CD) diferencial, utilizando técnicas de processamento e análise de imagem, a fim de detectar marcas periódicas (da tela formadora) existentes na estrutura do papel. O método apresentado baseia-se em protocolos simplificados de amostragem e medição, que permitem simples implantação nos ambientes industriais das fábricas de papel. A partir da captação de imagens de amostras de papel coletadas na direção transversal de uma bobina jumbo, na saída da enroladeira da máquina de papel e utilização de técnicas de análise de imagem baseadas na transformada bidimensional rápida de Fourier (2D-FFT), obtiveram-se perfis relativos e absolutos do perfil de encolhimento transversal (CD) diferencial do papel, elemento chave para a análise e diagnóstico da estabilidade dimensional, dada a forte correlação encontrada, neste trabalho, entre o encolhimento e a higroexpansibilidade do papel. Para desenvolvimento da presente tese, foram examinadas amostras de papel reprográfico, com gramatura nominal de 75 g.m-², fabricado em máquina industrial com velocidades operacionais de 1256 m.m-¹ e 1362 m.min-¹, com larguras na enroladeira de 5278 mm e 5300 mm, respectivamente. Os resultados mostraram a viabilidade da aplicação do método, que se mostrou adequado para implementação em fábricas de papel e vantajoso com relação aos métodos tradicionais de medição, e.g., aqueles utilizados para medição de higroexpansibilidade do papel, dependentes de equipamentos sofisticados e demandantes de longos tempos de execução e retorno de resultados . Este trabalho oferece, adicionalmente, contribuições de diversas naturezas, tanto metodológicas, como o esclarecimento do processo de medição do encolhimento do papel por meio da detecção e medição das marcas de telas formadoras e o desenvolvimento de programa de análise de imagem específico, para automatização da busca de informações de interesse no espectro de freqüências de Fourier, como ainda, para aumentar a base de dados sobre o comportamento higroexpansivo do papel reprográfico fabricado totalmente com pasta branqueada de fibras de eucalipto do Brasil. / Dimensional stability represents on of the most important properties of paper, among the ones that controls its performance in end-use. This property fixes the paper functionality in printing and converting processes and, particularly, in copier machines and commercial printers applications. Dimensional stability monitoring can bring opportunities for interfering in manufacturing process parameters, in order to establish operating conditions suitable for a more efficient and economic production and better support for technical assistance to endusers. The objective of this work is to present a feasible methodology for evaluating the dimensional stability of reprographic paper by measuring the CD differential shrinkage profile of paper using image analysis and digital processing to detect periodic marks (from the forming fabric) in the structure of paper. The method presented is based on simplified sampling and measuring protocols, which allow for its simple introduction in the paper mill industrial environment. From digital images of paper samples acquired along the transverse direction of a jumbo reel at the end of the paper machine and by using image analysis techniques based on two-dimensional fast Fourier transform (2D-FFT), relative and absolute CD differential shrinkage profiles were obtained as the key element for analysis and diagnoses of the paper dimensional stability, given the strong correlation found out in this study, between shrinkage and hygroexpansivity of paper. For development of this thesis, reprographic paper with nominal basis weight of 75 g.m-², manufacture in industrial paper machine at operating speeds of 1256 m.m-¹ and 1362 m.min-¹ and having width of 5278 mm e 5300 mm, respectively, were investigated. The results showed the feasibility of the method, which proved to be suitable for implementation in paper mills and advantageous over traditional measurement methods, e.g., those used for paper hygroexpansivity measurement, which depend on sophisticated equipment and long lead times for getting it executed and having the measurement results. This work offers, in addition, contributions of various natures, such as methodological ones, like to elucidate the paper shrinkage measurement method by means of forming fabrics marks detection and develop of a specific image analysis computer program for automation of data searching in the Fourier frequency spectrum and yet, to improve the database related to higroexpansive behavior of reprographic paper manufactured totally from eucalyptus fiber bleached pulp from Brazil.

[pt] Mavroeidis (2005) alertou que equações de equlíbrio motivadas por modelos macroeconômicos com expectatvas racionais poderiam ser fracamente identificados devido ao uso de instrumentos fracos. Eu argumento que, embora tais preocupações sejam legítimas, elas não são empiricamente graves, contanto que instrumentos sejam devidamente selecionados. Eu utilizo um modelo DSGE estimado de média escala como laboratório para avaliar estimação uniequacional de condições de equilíbrio macroeconômicas. Apresento estimadores baseados no LASSO que selecionam instrumentos e tem boa performance em amostra finita, que argumento funcionam melhor em relações que incluem termos de expectativa, como a Curva de Phillips Novo Keynesiana. Por último, faço uma aplicação empírica para a Curva de Phillips da economia dos Estados-Unidos e as estimativas validam um componente de expectativa predominante. / [en] Mavroeidis (2005) alerted that equilibrium conditions from typical rational expectations macroeconomic models could be weakly identified due to the use of poor instruments. I argue that, although such concerns are legitimate, they are not empirically severe, provided instruments are properly selected. I use an estimated medium scale DSGE model as a laboratory to assess single-equation estimation of macroeconomic equilibrium conditions. I present LASSO-based estimators to select instruments that perform well in finite samples, which I argue have a better chance of performing for forward-looking relationships, such as the New Keynesian Phillips Curve. Finally, I provide an empirical application of the estimators for the US economy s Phillips Curve and show that it validates a dominant forward looking behavior.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-30T18:14:44Z No. of bitstreams: 1 DissDASA.pdf: 1287795 bytes, checksum: 30f3928149e2c50db5cced83a69f621f (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T17:29:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDASA.pdf: 1287795 bytes, checksum: 30f3928149e2c50db5cced83a69f621f (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-04T17:29:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissDASA.pdf: 1287795 bytes, checksum: 30f3928149e2c50db5cced83a69f621f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-04T17:29:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissDASA.pdf: 1287795 bytes, checksum: 30f3928149e2c50db5cced83a69f621f (MD5) Previous issue date: 2015-08-27 / Não recebi financiamento / The black pepper is the most important spice commercialized globally, with Brazil being one of the main producers in the world. Yet few studies to optimize the production of this commodity process have been found in the literature. The objective of this work was to study the drying the black pepper grains. The physicochemical characterization of the material with varying humidity, measuring linear dimensions (mean Sauter diameter, minimum, average and maximum diameter, and perimeter) was performed, as well as surface area, volume, sphericity, and also the bulk density, real and bulk, porosity and grain. Drying experiments were conducted in a hothouse at different temperatures. Assays were carried out a fixed-bed dryer for determination of the thin layer. Drying kinetics experiments were performed on a thin layer in a dryer with forced convection temperature ranging from 50 to 70 °C, and air velocity of 1.0, 2.0 and 4.0 m/s. With these data, there have been adjustments of Lewis, Page and Overhults equations, and the Forward model with simplifying assumptions for the diffusivity. The results obtained show that the diffusive model was the most suitable. It also promoted the essential oil extraction of the grains and the results are consistent with the literature. / A pimenta do reino preta é a mais importante especiaria comercializada mundialmente, sendo o Brasil um dos maiores produtores no mundo. Mesmo assim, poucos estudos para otimização do processo produtivo dessa commodity poucos foram encontrados na literatura. O objetivo desse trabalho foi estudar a secagem dos grãos de pimenta-do-reino preta. Foi realizada a caracterização físico-química do material com umidades variadas, medindo-se as dimensões lineares (diâmetro de Sauter, diâmetros mínimo, médio e máximo, e perímetro), da área superficial, volume, esfericidade, e ainda a massa específica aparente, real e bulk, e as porosidades dos grãos. Realizaram-se experimentos de secagem em estufa a diferentes temperaturas. Foram realizados ensaios no secador de leito fixo para determinação da camada fina. Os experimentos de cinética de secagem foram realizados em camada fina, em um secador de convecção forçada com temperatura variando de 50 a 70ºC, e com velocidade do ar de 1,0, 2,0 e 4,0 m/s. Com esses dados, fizeram-se ajustes das equações de Lewis, Page e Overhults, e do modelo Difusivo com hipóteses simplificadoras para a difusividade. Os resultados obtidos mostram que o modelo difusivo foi o mais adequado. Também foi realizada a extração do óleo essencial dos grãos e os resultados estão compatíveis com os da literatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLSA.pdf: 1588751 bytes, checksum: fcf9ba56f43b67a1c5b60048c6c4b0b1 (MD5) Previous issue date: 2007-09-05 / O encolhimento é um das razões principais para a redução de qualidade durante a secagem de alimentos, pois promove perda nas características de permeabilidade ao solvente e os torna instáveis e quebradiços, sendo ambos os efeitos indesejáveis. Para entender e minimizar este problema, o objetivo deste trabalho foi a realização de um estudo experimental, modelagem matemática e simulação da secagem de sistemas simuladores de alimentos, de geometria esférica e deformáveis, com a consideração da dinâmica do escoamento de fluido na camada limite com o sólido, a transferência de massa e as tensões mecânicas. Foram executadas experiências de secagem por convecção forçada para medir a temperatura do sólido e calcular a densidade de fluxo de massa, fatores de forma e massa específica aparente. Foram obtidas as propriedades mecânicas do material por meio de testes de compressão, realizados com espécimes cilíndricos até ruptura. O modelo matemático considera a transferência de massa no interior da amostra, difusividade efetiva de massa e variável, encolhimento linear e coeficientes convectivos de transferência de massa médio e local Os campos de tensões e deformações foram obtidos a partir das equações para o equilíbrio mecânico e a Lei do Hooke, levando em conta o efeito da transferência de massa e encolhimento. As derivadas espaciais foram aproximadas pelo método das diferenças finitas e o sistema resultante de equações foi integrado na dimensão temporal pelo método de Runge-Kutta, usando o Matlab para a solução numérica e a simulação. Os resultados obtidos mostraram que a degradação física das amostras ocorre para teores de umidade abaixo do valor crítico. Os modelos matemáticos propostos representaram os perfis de umidade e os campos de tensões e deformações dentro da amostra e foi possível explicar a evolução de forma de acordo com os experimentos. Este estudo explica a degradação física dos sistemas simuladores de alimentos, devido à transferência de massa e ao conseqüente encolhimento, e assegura a necessidade de incluir um modelo para os campos de tensões e deformações na modelagem matemática da secagem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5078.pdf: 4584807 bytes, checksum: 70e2c15d24d5960f2013d1c5b90260f9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / Convective drying of leaves involves heat and mass transfer in packed-beds of deformable material, since the leaves shrink significantly when the moisture is removed. Therefore, the packing structure changes over time, and the transfer properties alter as well. An additional drawback is the challenge to obtain reproducible packings, given the random nature of packing for such an irregular type of material. In this work, an experimental investigation was conducted to analyze how basil leaves (Ocimum basilicum L.) behave during drying focusing in the challenging characteristics of this particulate phase. A full characterization of the leaves as a particulate solid was conducted by measuring their dimensions, specific density, initial moisture content and equilibrium moisture content. Loose and compacted bulk densities were measured for beds of leaves under different moisture content. Results indicate that the basil leaves have a low sphericity (=0.160), a high projected area (Aproj=4.55 cm2) and density equal to 0.874 g.cm-3. Bulk density of fresh leaves was 0.089 g.cm-3 in loosely packed-beds, and 0.198 g.cm-3 in compacted packed-beds. Drying experiments were performed in a range of 30 to 60oC under different air-particle contact modes, including fixed and moving beds. Drying cells 10 cm in diameter with heights of either 1 or 12 cm (corresponding to thin-layer and deep-layer beds respectively) were tested with air flowing perpendicular to the samples. In moving beds, a rectangular chamber of dimensions 20 cm x 11 cm was used, also with air flowing perpendicular to the samples. In the conditions tested, problems were observed regarding reproducibility of data of moisture content versus time, bed shrinking, channeling and non-homogeneous drying. It was demonstrated that these problems appear due to the inherent characteristics of the leaves (low density, high ratios of surface area to volume, rough surface, etc.), and also due to their biological variability, which made it difficult to obtain packed-beds with reproducible characteristics in different assays. Homogeneous drying was obtained only for moving beds with vertical vibration, under dimensionless vibration parameter equal to 1.0 and an amplitude of vibration of 0.5 cm. The effect of the cell diameter to mean leaf size ratio (D/dm) on the bulk densities and drying rates was also investigated. For that, the size of leaves was reduced by cutting them in two parts widthways (half-sized particles), and also in four parts, width- and lengthways (quarter-sized particles), resulting in D/dm= 4.2 (whole leaves), 5.3 and 7.8 (half- and quarter-sized leaves respectively). It was observed that loose and compacted bulk densities did not vary significantly for beds of half-sized particles, but increased approximately 20% in beds of quarter-sized leaves. Regarding the drying rates, a tendency of an increase as D/dm was raised to 7.8 was observed, but the variation remained within the range of standard deviation of experimental data. Axial shrinking of the beds throughout drying was measured in deep packed-beds. The initial bed height was reduced by approximately 47% after 100 minutes of drying at 60 oC. The pressure drop through the bed decreased drastically when the leaves were dried, resulting in an increase by 141 times in the bed permeability for drying at a temperature of 60°C. The results obtained show that the packed-bed structure strongly affects the heat and mass transfer during convective drying of leaves. / A secagem convectiva de folhas envolve os processos de transferência de calor e massa em leitos empacotados de materiais deformáveis, uma vez que as folhas apresentam um elevado encolhimento com a redução da umidade. Desta forma, a estrutura do pacote de folhas muda ao longo do tempo de secagem, e as propriedades de transferência também se alteram. Um inconveniente adicional é a dificuldade de se obter pacotes reprodutíveis, devido à natureza aleatória dos empacotamentos constituídos por este tipo de material, que tem formatos irregulares. Neste trabalho, uma investigação experimental foi realizada com o intuito de avaliar como as folhas de manjericão (Ocimum basilicum L.) comportam-se durante o processo de secagem, levando em consideração as características desta fase particulada. Uma caracterização completa das folhas enquanto um sólido particulado foi realizada medindo-se suas dimensões características, massa específica, teor de umidade inicial e teor de umidade de equilíbrio. As densidades bulk solta e compactada foram medidas para leitos de folhas com diferentes teores de umidade. Os resultados indicam que as folhas de manjericão possuem baixa esfericidade (=0,160), elevada área projetada (Aproj=4,55 cm2) e massa específica igual a 0,874 g.cm-3. As densidades bulk obtidas para as folhas in-natura foram iguais a 0,089 g.cm-3 e 0,198 g.cm-3, para os leitos com empacotamento solto e compactado, respectivamente. Experimentos de secagem foram realizados para temperaturas do ar de secagem entre 30 e 60°C, e com os leitos de folhas sendo submetidos a diferentes formas de contato sólido-fluido, incluindo leitos fixos e móveis. Células de secagem com 10,0 cm de diâmetro e com alturas de 1,0 ou 12,0 cm (correspondendo às alturas de leitos com camada fina e espessa, respectivamente) foram testadas com escoamento de ar perpendicular ao material. Nos ensaios de secagem em leitos móveis, uma câmara retangular com área de seção transversal de 20,0 cm x 11,0 cm foi usada, também com escoamento de ar perpendicular às amostras. Nas condições investigadas, problemas com relação à reprodutibilidade das curvas de cinética de secagem, encolhimento do leito, canalização do ar nas proximidades das paredes da célula e secagem não homogênea foram observados. Foi demonstrado que estes problemas aparecem como consequência das características inerentes às folhas (baixa massa específica, elevada relação Ap/Vp, rugosidade superficial, etc.), e também devido à variabilidade biológica, que dificulta a obtenção de pacotes de folhas com características similares entre diferentes ensaios. Um produto final seco de forma homogênea foi obtido somente para os ensaios realizados em leitos móveis com vibração vertical, utilizando adimensional de vibração igual a 1,0 e amplitude vibracional de 0,5 cm. O efeito da razão D/dm (diâmetro da célula/dimensão média da folha) sobre as densidades bulk e taxas de secagem foi também avaliado. Para isto, as folhas inteiras (D/dm=4,2) foram cortadas em duas e em quatro partes (valores de D/dm=5,3 e 7,8, respectivamente). Verificou-se que as densidades bulk médias solta e compactada não variaram significativamente para os leitos de folhas cortadas em duas partes, mas aumentaram em 20% para as folhas cortadas em quatro partes em relação às folhas inteiras. Em relação às taxas de secagem, uma tendência de aumento foi observada quando D/dm passou de 4,2 para 7,8, mas as diferenças mantiveram-se dentro da faixa de desvios padrão dos dados experimentais. O encolhimento axial dos leitos foi medido durante ensaios de secagem utilizando camadas espessas de folhas. A altura inicial dos leitos de folhas foi reduzida em aproximadamente 47% após cerca de 100 minutos de secagem para os ensaios de secagem realizados a 60°C. Os valores de queda de pressão através do leito diminuíram bastante quando as folhas foram secas, resultando em um aumento de 141 vezes na permeabilidade do leito para a secagem com o uso de T=60°C. Os resultados experimentais obtidos neste trabalho mostram que a estrutura dos leitos de folhas afetam fortemente as transferências de calor e massa que ocorrem durante a secagem das folhas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMMP.pdf: 3655334 bytes, checksum: d6a87874a7eeb666df02fdef1e7be523 (MD5) Previous issue date: 2004-04-06 / Universidade Federal de Sao Carlos / Attempting to contribute with the studies on mucilaginous seeds drying, the objective of this work is to study the simultaneous heat and mass transfer during drying in fixed bed of papaya seeds with and without mucilage. The physical-mathematical analysis used to predict the moisture and temperature profiles during drying was based on two-phases model, according to mass and heat balances in fluid and particulate phases. A moving coordinate system, that follows the bed contraction movement, was used to take into account the shrinkage phenomenon. Experimental investigations in a drying unit at bench scale were conducted to characterize the phenomenon of shrinkage and the physical properties of material as function of moisture content, as well as to determine the temperature and moisture content distributions, which were used to evaluate the model. The equations of thermodynamics equilibrium and heat and moisture transfer rate between the solid and fluid phases were obtained from specific studies. The model equations were solved using the finite difference method. Although the beds of mucilaginous seeds had the higher heat transfer rates, their drying rates were lower than those of non-mucilaginous seeds. Bed shrinkage was nearly 30% and 12% for seeds with and without mucilage, respectively, what is directly related to superficial characteristics of each particle and moisture gradients developed during drying. The analysis of the fixed bed drying of papaya seeds, which was based on the two-phases model, corroborated the importance of the bed shrinkage for a more accurate interpretation of heat and mass phenomena involved in drying of particles with high moisture contents. It is verified that the developed model is promising to predict the drying variable and that it must be tested in correlated studies. / Visando contribuir com os estudos sobre o processo de secagem de sementes revestidas por mucilagem, o objetivo deste trabalho é estudar a transferência simultânea de calor e massa durante a secagem em leito fixo e camada espessa de sementes de mamão com e sem mucilagem. A análise físico-matemática do processo utilizada para simular os perfis de temperatura e umidade ao longo do secador foi fundamentada no modelo a duas fases, de acordo com os princípios de conservação de massa e energia para as fases fluida e sólida. A fim de incorporar o fenômeno de encolhimento das sementes durante a secagem, um sistema de coordenadas móveis, que segue o movimento de contração do leito de partículas, foi usado. Investigações experimentais numa unidade de secagem em escala laboratorial foram realizadas para a caracterização do fenômeno de encolhimento e das propriedades físicas do material em função do teor de umidade, bem como para a determinação das distribuições de umidade e de temperatura do sólido, utilizadas para a avaliação do modelo. As equações de equilíbrio termodinâmico, transferência de calor e massa entre as fases sólida e fluida, necessárias no modelo, foram obtidas a partir de estudos específicos advindos da literatura. As equações do modelo foram resolvidas pelo método de diferenças finitas. Apesar dos leitos formados por sementes com mucilagem apresentarem as maiores taxas de transferência de calor, suas taxas de secagem foram menores que aquelas das sementes desprovidas do envoltório mucilaginoso. O encolhimento do leito particulado ficou em torno de 30% e 12% para as sementes com e sem mucilagem, respectivamente, o que mostrou estar diretamente relacionado às características superficiais das partículas e aos gradientes de umidade desenvolvidos durante a secagem. A análise da secagem em leito fixo de sementes de mamão com base no modelo a duas fases corroborou a importância do encolhimento do leito para uma interpretação mais precisa dos fenômenos de transferência de calor e massa envolvidos na secagem de partículas com alto teor de umidade. O modelo desenvolvido mostrou-se promissor para a predição das variáveis do processo de secagem, devendo ser testado em estudos correlatos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissLSA.pdf: 1961989 bytes, checksum: be54bb4cf75d5e9d209313c229f8c1c1 (MD5) Previous issue date: 2003-09-05 / Knowledge of the shape evolution and shrinkage of a spherical gel system during drying by forced convection significantly enhances the understanding of this process under the vision of the transport phenomena. This work consists in the development of a gel system, with spherical geometry, which allows analyzing the effect of the fluid flow, in the boundary layer, on the moisture transport, shrinkage and on the shape evolution of the sample, during drying in an air stream forced convection equipment. The shrinkage was observed through the capture of images, used for the calculation of shape factors. The process was evaluated under a laminar flow (based on particle diameter), with a agar concentration of 1.5 and 3% (wet basis), fluid velocities varying from 1.0 to 2.0 m/s and initial particle diameters of 1.61.10-2 and 2.66.10-2 m, being the temperature maintained at 50 0C. The results confirmed with good reproducibility, proved statistically, that the circularity and specific mass of the samples decrease according to the formation of accentuated two-dimensional moisture profiles, for moisture contents lower than the critical value. The difference between the maximum and minimum diameters of a sample, during the process, evidenced the variation of the mass transfer rates between the previous and subsequent areas. It was inferred that during the constant drying rate period, the analysis is pondered in relation to the moisture transport, with the circularity and specific mass of the samples staying approximately constant. The gel system used allowed to reach the proposed objective, in a selective way, representing materials intensely affected by the shrinkage. / O conhecimento da evolução de forma e encolhimento de um sistema gel esférico, durante a secagem por convecção forçada, significativamente aumenta a compreensão deste processo na visão dos fenômenos de transporte. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um sistema gel, com geometria esférica, que permita analisar o efeito do escoamento na camada limite, entre o sólido e o fluido, no transporte de umidade, encolhimento e na evolução da forma da amostra, durante a secagem por convecção forçada. O encolhimento foi observado pela tomada de imagens, e os dados foram utilizados para o cálculo de fatores de forma. O processo foi avaliado sobre um escoamento de fluido laminar (baseado em diâmetro de partícula), com uma concentração de ágar de 1,5 e 3% (b.u.), velocidade do fluido variando de 1,0 a 2,0 m/s e diâmetros de partícula iniciais de 1,61.10-2 e 2,66.10-2 m, sendo a temperatura mantida em aproximadamente 50 0C. Os resultados confirmaram com boa reprodutibilidade, comprovada estatisticamente, que a circularidade e massa específica das amostras diminuem de acordo com a formação de perfis de umidade bidimensionais, para teores de umidade abaixo do valor crítico. A diferença entre os diâmetros máximo e mínimo de uma amostra, ao longo do processo, evidenciou a variação das taxas de transferência de massa entre as regiões anterior e posterior. Durante o período de taxa constante de secagem foi avaliado que a análise é concentrada, em relação ao transporte de umidade, com a circularidade e massa específica das amostras permanecendo aproximadamente constantes. O sistema gel desenvolvido permitiu alcançar o objetivo proposto de maneira seletiva, representando materiais intensamente afetados pelo fenômeno do encolhimento.