Análise do efeito da composição química na secagem de pasta em leito de jorro

Autor: Nascimento, Bruna de Souza
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCARUniversidade Federal de São CarlosUFSCAR.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
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Universidade Federal de Sao Carlos
In the process of paste drying in spouted bed, the paste is submitted to the system, changes in rheological properties occur, a powder is formed and collected by a cyclone. Currently, various pastes have been tested and their chemical composition may indicate the behavior of the process. When it comes to modeling, many challenges are found, mainly the ones related to the incorporation of the pastes in the models. Therefore, this work was developed in order to obtain more detailed information about the drying process of pastes in a spouted bed, considering the effect of their chemical composition. Based on the effects of the presence of pastes, a hybrid CST / Neural model was verified experimentally to describe the heat and mass transfer phenomena. Besides, a neural model capable of predicting variations in the fluid dynamic behavior of the process was proposed. Drying experiments were carried out with water, homogenized egg, propolis, sweet whey, whole milk, skimmed milk, semi-skimmed milk and low lactose content milk in a spouted bed of cylindrical column of 0.5 m of diameter and 1 m of height, inferior conical base (angle of 60°) with an entrance nozzle of 0.03 m of diameter, top cone (angle of 60°) and outlet diameter of 0.05m. Polyethylene particles of 4.38mm were used as the inert part. During the experiments, changes in pressure drop, inlet air temperature, particle bed temperature at three positions axially from the annular region, outlet temperature, temperature of dry and wet bulb at the cyclone exhaust, as well as the moisture of the powder produced and covering formed on the inert particles were determined. From the information obtained, it is clear that the presence of sugar and fat cause different changes in the behavior of the spouted bed, especially when it comes to relative moisture and pressure drop. Regarding the modeling, the models proposed presented simplicity as for implementation and flexibility to interpolating values. These might be used in the future for other types of pastes by including other input data in the neural network, for example, physical properties of pastes.
No processo de secagem de pastas em leito de jorro a pasta é submetida no sistema, modificações nas propriedades reológicas ocorrem, um pó é formado e coletado por um ciclone. Atualmente várias pastas têm sido testadas e a composição química das mesmas pode indicar o comportamento do processo, contudo vários desafios são ainda encontrados. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido de modo a obter informações mais detalhadas sobre o processo de secagem de pastas em leito de jorro, levando em consideração o efeito da composição química das mesmas. Com base nos efeitos da presença das pastas, foi verificado experimentalmente a utilização de um modelo híbrido CST/Neural para descrever os fenômenos de transferência de calor e massa. Além de propor um modelo neural capaz de prever as variações do comportamento fluidodinâmico do processo. Para tanto, foram realizados testes de secagem com água, ovo homogeneizado, própolis, soro de leite doce, leite integral, desnatado, semidesnatado e de baixo teor de lactose em um leito de jorro de coluna cilíndrica de 0,5 m de diâmetro e 1 m de altura, base cônica inferior (angulação de 60°) com bocal de entrada de 0,03 m de diâmetro, cone superior (angulação de 60°) e diâmetro de saída de 0,05 m. Como inerte utilizou-se partículas de polietileno de 4,38mm de diâmetro. Durante os experimentos foram determinadas as variações de queda de pressão, temperatura do ar de entrada, temperatura do leito de partículas em três posições axiais da região anular, temperatura de saída, temperatura de bulbo seco e bulbo úmido na saída do ciclone, bem como a umidade do pó produzido e recobrimento formado nas partículas inertes. Das informações obtidas ficou nítido que a presença de açúcares e de gorduras causam diferentes modificações no comportamento do leito de jorro, principalmente nos parâmetros de umidade relativa e queda de pressão. No que se refere a modelagem os modelos propostos apresentaram simplicidade, em termos de implementação, e flexibilidade para interpolar valores. Posteriormente os mesmos poderão ser usados, para outros tipos de pastas fazendo a inclusão de outros dados de entrada na rede neural, como por exemplo, propriedades físicas das pastas.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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