Nesta seção são descritos os procedimentos para a realização dos experimentos de secagem.
Foram realizados experimentos de secagem em um secador piloto tipo coluna estática apresentado na Fig.(4.6). Nesse equipamento, o ar ambiente, impulsionado por um ventilador centrífugo, passa através de um conjunto de resistências elétricas, sendo aquecido pela energia fornecida pelas resistências. A temperatura do ar na entrada do secador e controlada por um termostato que liga ou desliga um conjunto de resistências elétricas. No citado secador existem sete bandejas dispostas verticalmente, onde são depositadas as bananas para a realização dos experimentos de secagem.
Foi realizada a secagem de bananas no secador de coluna estática, obtendo-se um produto comercial conhecido como banana passa.
A partir dos experimentos realizados no secador piloto tipo coluna estática, foram modelados, a difusividade de água em bananas assim como o calor latente de vaporização de água etc. Os valores obtidos podem ser usados, como primeira aproximação, para o projeto e/ou otimização do secador solar projetado neste trabalho.
No secador solar foi realizada uma série de simulações da distribuição de temperatura no sistema, para analisar a efetividade da secagem e do controle de temperatura de secagem. A câmara de secagem é a apresentada na Fig.(4.5) e um esquema geral do sistema de secagem é mostrado na Fig.(4.1). Somente quando há necessidade, a energia solar é suplementada por energia advinda de resistências elétricas.
Fig.4.6. Secador de coluna estática, com aquecimento por resistências elétricas.
Como no sistema de secagem apresentado na Fig.(4.1) há um controle de temperatura através de computador, a manutenção de uma temperatura selecionada é razoavelmente fácil, como já foi descrito nesta tese ou na dissertação de Rêgo (2002). Um equipamento como o de coluna estática, da Fig.(4.6), também representa uma boa possibilidade de realizar experimentos com temperaturas que não oscilam muito, usando um sistema de resistências elétricas, para aquecimento do ar de secagem. Isto acontece desde que as resistências elétricas sejam previamente testadas para fornecer a temperatura de secagem escolhida, não ocorrendo grandes oscilações de temperatura durante o experimento.
4.9.1. Umidade de bananas pelo método da estufa
O teor de umidade inicial e final do produto foi obtido pelo método da estufa. No final do experimento as amostras foram colocadas em uma estufa a 80 oC por oito horas e
após nova pesagem foram colocadas a 105oC por mais três horas; e a partir destes resultados, foi determinado o teor de umidade inicial do produto. A partir dos dados experimentais foram obtidas curvas de secagem para uma temperatura constante de secagem como, por exemplo, 60oC.
4.9.2. Experimentos de secagem no secador de coluna estática
No secador piloto de coluna estática, apresentado na Fig.(4.6) foram realizados testes nas temperaturas de 40, 50 e 60 oC, mas são apresentados resultados no capítulo (5) somente para 60oC. Os experimentos nos quais foi quantificado o encolhimento de bananas, foram realizados somente à temperatura de 60 oC. Dados para banana cortada em forma de placas delgadas foram publicados (Costa e Ferreira, 2007) para temperaturas de 40, 50 e 60
oC.
No capítulo (5) de Resultados e discussão são apresentados dados de secagem de banana no secador de coluna estática.
Nesse secador é possível fixar, por exemplo, a variável operacional (a temperatura), pois se têm resistências elétricas para aquecer o ar. Nesse equipamento, o ar ambiente, impulsionado por um ventilador centrífugo, passa através de um conjunto de resistências elétricas, aquecendo-se. A temperatura do ar na entrada do secador é controlada por um termostato que liga ou desliga um conjunto de resistências elétricas.
Em síntese, o procedimento para a realização dos experimentos na coluna estática da Fig.(4.6) é o seguinte:
a) A matéria-prima (banana) é descascada e submetida a um pré-tratamento, usando suco de limão diluído em água, para assegurar a qualidade final do produto, preservando-o contra a ação de fungos causadores de mofo, mantendo propriedades nutritivas suscetíveis ao calor, acentuando o seu sabor, diminuindo a probabilidade de deterioração, prevenindo contra a oxidação etc.
b) Uma vez atingido de forma aproximada o regime permanente no secador de coluna estática, as amostras de banana preparadas no item anterior, com umidade inicial e peso conhecidos, eram distribuídas em bandejas metálicas e colocadas na coluna de secagem, nos suportes numerados de 1 a 7, no interior da coluna. O ponto final da secagem foi determinado de acordo com o propósito destinado ao produto. Quando se tem o teor de umidade final escolhido para o produto, o mesmo é retirado do secador; o que é realizado através do controle do peso do produto. Para pesar o produto foi usada uma
balança marca Filizola, com divisão de 1 em 1 g e capacidade de carga de 5 kg.
c) Em tempos escolhidos, as bandejas com as amostras eram retiradas, pesadas e rapidamente retornadas ao secador. Este procedimento era repetido até atingir peso constante ou então a umidade escolhida do produto final.
d) Também são feitas periodicamente as medidas de velocidade do ar, de sua temperatura e a umidade. As variações de umidade, na entrada e na saída do secador, foram insignificantes ou de difícil detecção pelo termo-higrômetro disponível para medi-la e também para quantificar a temperatura.
4.9.3. Experimentos no secador solar
No secador solar foram realizados, especialmente, experimentos para testar a distribuição de temperatura dentro do coletor solar e da câmara de secagem. Além disto, foi testado o sistema de controle de temperatura, controlado por computador, como já foi mencionado.
Somente foram feitos testes qualitativos de secagem de banana no secador solar, pois não foram controlados os pesos de bananas em função do tempo.
O procedimento experimental e algumas observações sobre a secagem do produto (banana) e do funcionamento do secador solar são os seguintes:
a) A matéria-prima (banana) é preparada como foi descrito na seção anterior. Após o pré-tratamento, esta é disposta em bandejas de secagem (de aço inox, com fundo perfurado) e são colocadas na câmara de secagem da Fig.(4.5), do secador solar da Fig.(4.1).
b) No sistema de secagem solar, usado neste projeto para frutas tropicais, existe um motor centrífugo, que capta o ar ambiente e introduz no coletor solar, feito de material transparente com o fundo negro com uma série de pentes para aumentar a área efetiva de troca de calor. Neste equipamento, o ar é aquecido e, posteriormente, é inserido na câmara de secagem. A câmara de secagem (secador), com a matéria-prima, recebe o ar do coletor e este, por sua vez, retira a umidade da matéria-prima, saindo por um exaustor eólico posicionado no topo do secador. O secador é construído de material
transparente e funciona como estufa, aproveitando também os raios solares diretos, o que contribuirá para melhorar a qualidade final do produto.
c) É testado o sistema de controle de temperatura de secagem, monitorado por computador. São verificadas as distribuições de temperatura dentro do coletor solar e dentro da câmara de secagem.