Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-12T19:49:43Z No. of bitstreams: 1 CÉLIA MARIA RUFINO FRANCO – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 6619117 bytes, checksum: 4b236700f5081cf18c4bba6f10c5299c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-12T19:49:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CÉLIA MARIA RUFINO FRANCO – TESE (PPGEP) 2016.pdf: 6619117 bytes, checksum: 4b236700f5081cf18c4bba6f10c5299c (MD5) Previous issue date: 2016-12-15 / CNPq / Difusão de calor e massa são encontrados em vários processos de interesse tecnológico, incluindo a secagem de produtos agrícolas. Dentre as técnicas de secagem existentes, a intermitente destaca-se por reduzir o consumo de energia durante o processo e melhorar a qualidade final do produto. Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos matemáticos para predizer a difusão de calor e massa durante a secagem contínua e intermitente de sólidos elipsoidais. A solução analítica da equação de difusão bidimensiona l, em coordenadas cilíndricas, foi obtida via método integral baseado em Galerkin (método GBI) considerando-se o coeficiente de difusão constante e condições de contorno de equilíbrio e convectiva na superfície do sólido. O período de têmpera foi incluído na modelagem matemática e as distribuições de umidade e temperatura foram simuladas neste período. Como aplicação, a metodologia foi usada para descrever secagem de grãos de arroz em casca. Experimentos de secagem contínua e intermitente de grãos de arroz em casca BRSMG Conai foram realizados em diversas condições experimentais de temperatura (40, 50, 60 e 70ºC), número de pausas (1, 2 e 3) e tempo de têmpera (30, 60, 120, 180 e 240 min). As cinéticas de secagem intermitente de grãos de arroz em casca foram apresentadas fazendo comparação com a secagem contínua para análise da taxa e tempo de secagem. Testes de simulação de secagem contínua e intermitente de sólidos elipsoidais prolatos, variando a razão de aspecto e o número de Biot, são apresentados e discutidos. Resultados teóricos do teor de umidade de grãos de arroz em casca foram comparados aos resultados experimentais, permitindo a determinação do coeficiente de difusão de massa e do coeficiente de transferência de massa convectivo. Um bom ajuste foi observado entre os resultados preditos e experimentais. Verificou-se que o tempo de têmpera e o número de Biot têm influência na cinética de secagem. Também se observou aumento da difusividade de massa no período pós-têmpera, o que pode justificar a redução do tempo de operação efetiva. / Heat and mass diffusion are found in many processes of technological interest, including drying of agricultural products. Among the existing drying techniques, intermittent drying is notable for reducing the energy consumption during the process and improve final product quality. In the present work, are developed mathematical models to predict heat and mass diffusion during the continuous and intermittent drying of ellipsoidal solids. The analytical solution of the twodimensional diffusion equation written in cylindrical coordinates is obtained via Galerkin -based integral method considering constant diffusi on coeficient and, equilibrium and convective boundary conditions at the surface of the solid. The tempering period is included in the mathematical modeling and moisture and temperature distributions are simulated in this period. The methodology was applied to describe rough rice drying. Continuous and intermittent drying experiments of rough rice grains (BRSMG Conai variety) were performed in different experimental conditions of temperature (40, 50, 60 and 70ºC), number of pauses (1, 2 and 3) and tempering time (30, 60, 120, 180 and 240 min). The intermittent drying kinetics of rough rice grains are presented and compared with the continuous drying for analysis of the drying rate and time. Continuous and intermittent drying simulation of prolate ellipsoid solids, for different aspect ratio and Biot number are presented and discussed. Theoretical results of the moisture content of rough rice grains are compared to experimental results, in order, to estimate both mass diffusion coefficient and convective mass transfer coefficient. A good agreement was observed between the predicted and experimental results. It has been found that the tempering time and Biot number have influence on drying kinetics. It was also observed an increase in the mass diffusivity in the after tempering period, which may justify the reduction of the effective operation time.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-07-25T19:08:37Z No. of bitstreams: 1 HUGO CARVALHO AMORIM – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4230356 bytes, checksum: 63473c25aa9b0817eed244e6b1fc8738 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-25T19:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HUGO CARVALHO AMORIM – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 4230356 bytes, checksum: 63473c25aa9b0817eed244e6b1fc8738 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Frutas são alimentos compostos normalmente por 80% a 90% de água, tornando-as extremamente perecíveis. Dessa forma, métodos de conservação devem ser aplicados para prolongar sua vida útil e conservar características de aceitação pelo consumidor. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar a transferência de calor durante os processos de resfriamento e congelamento de banana utilizando geometria esferoidal prolata. Para a modelagem matemática, utilizou-se a equação da conservação de energia escrita em coordenadas esferoidais prolatas. A solução numérica da equação governante foi realizada através do método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita. Um programa computacional foi escrito para simular o processo, através de linguagem computacional do software Mathematica, afim de se obter o histórico de temperatura no centro da banana e o perfil de temperatura, sendo os dados comparados a valores experimentais de congelamento de banana prata com casca, visando obter o coeficiente de transferência de calor convectivo e condutividade térmica da banana. Avaliou-se a influência das dimensões da fruta na cinética de resfriamento e nas frentes de congelamento. Concluiu-se que para a curva de resfriamento da banana, a modelagem pôde prever com bastante exatidão o período de resfriamento mas não o de pós-congelamento. Verificou-se que quanto menor o tamanho do produto, mais rápido é o processo e quanto maior a razão de aspecto de forma, maiores serão os gradientes de temperatura na ponta do produto. As taxas de resfriamento sofreram maior influência quando variou-se as dimensões mantendo um aspecto de forma constante do que variando as dimensões e mudando também o aspecto de forma. Por fim, verificou-se que quanto maior o aspecto de forma, mais não uniforme se dá o processo de transferência de calor na banana. / Fruits are a type of food that are typically made by 80% to 90% water, making them extremely perishable. Thus, conservation methods should be applied to prolong their shelf life and consumer acceptance characteristics. This work aims to study the heat transfer during the cooling and freezing processes of fruits with a prolate spheroid shape. The mathematical modeling consisted of energy conservation equation written in spheroidal prolates coordinates. The numerical solution of the governing equation was performed using the finite volume method with a fully implicit formulation. The process was simulated by computer-based language within the Mathematica software, to obtain the temperature history at the center of the fruit and the temperature profile, the data being compared with experimental values of freezed banana prata, to obtain the transfer coefficient convective-heat and thermal conductivity of the fruit. We evaluated the influence of fruit dimensions of the cooling kinetics and the freezing fronts. It was found that the lower the product size, the faster the process, and the higher the aspect ratio of shape, higher will be the temperature gradient at the top of the product.