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Previous issue date: 2010-12-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Drying is one of the most widely used commercial processes for the preservation of
agricultural products, whose maximum objective is to maintain its qualities. On the other
hand, for the optimal design and control of processes and equipments it is necessary a clear
understanding of the involved phenomena and the transport properties of the product being
handled. In this sense two mathematical models were developed, in the configuration of an
infinite plane plate, with the aim of studying the process of drying food. The first model
was based on Fick's second law, to model the process of mass transfer, treated by the
Classical Integral Transform Technique (CITT). The second model was developed for the
analysis of the simultaneous heat and mass transfer using the equations of Luikov, where
the distributions of temperature and moisture content inside the food were obtained
following the formalism inherent to the Generalized Integral Transform Technique (GITT).
In both models, the thermophysical properties are considered constant. The results
obtained in the two models were compared and found that they are able to describe the
process of drying food. The influence of thermophysical parameters relating to the
simultaneous heat and mass transfer was also analyzed. The accuracy of the calculations of
a heat and mass balance depends on the precision as that is known the properties of the
product and the choice of reliable data for these properties is an important part to any
careful analysis engineering. Thus, an inverse problem of parameters estimation, for the
mass transfer, was solved through the Levenberg-Marquardt's minimization algorithm. The
results obtained through the solution of the inverse problem for the effective mass
diffusivity are the same order magnitude of those reported in the literature.
Key words - food drying, Fick law, Luikov, GITT, inverse method. / A secagem é um dos processos comerciais mais usados na conservação de produtos
agropecuários, cujo objetivo máximo é a manutenção de suas qualidades. Por outro lado,
para o dimensionamento e controle ótimos dos processos e dos equipamentos é necessário
um claro entendimento dos fenômenos envolvidos e das propriedades de transporte do
produto que está sendo manuseado. Neste sentido, foram desenvolvidos dois modelos
matemáticos, na configuração de uma placa plana infinita, com o objetivo de se estudar o
processo de secagem de alimentos. O primeiro modelo foi baseado na segunda lei de Fick,
para modelar o processo de transferência de massa, tratado através da Técnica da
Transformada Integral Clássica (CITT). O segundo modelo foi desenvolvido para a análise
da transferência simultânea de calor e massa usando-se as equações de Luikov, onde as
distribuições de temperatura e teor de umidade no interior do alimento foram obtidas
segundo os formalismos inerentes à Técnica da Transformada Integral Generalizada
(GITT). Em ambos os modelos as propriedades termofísicas são consideradas constantes.
Os resultados obtidos nos dois modelos foram comparados e constatou-se que os mesmos
são capazes de descrever o processo de secagem de alimentos. Avaliou-se também a
influência dos parâmetros termofísicos referentes à transferência simultânea de calor e
massa. A exatidão dos cálculos de um balanço de calor e massa depende da precisão com
que se conhecem as propriedades do produto e, a escolha de dados confiáveis dessas
propriedades é uma parcela importante para qualquer análise cuidadosa de engenharia.
Desta forma, um problema inverso de estimação de parâmetros, para a transferência de
massa, foi resolvido através do algoritmo de minimização de Levenberg-Marquardt. Os
resultados obtidos através da solução do problema inverso para a difusividade efetiva de
massa são da mesma ordem de grandeza dos reportados na literatura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/5414 |
| Date | 22 December 2010 |
| Creators | Silva, Cristiane Kelly Ferreira da |
| Contributors | Silva, Zaqueu Ernesto da |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UFPB, BR, Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 3562149281793654633, 600, 600, 600, 600, 5792267035407506340, -6956026795191561793, 3590462550136975366 |
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