Equação de difusão em coordenadas cilíndricas aplicada na secagem de sementes da Araucária (Araucaria angustifolia)

Célia M. R. Franco, Aluizio F. S. Júnior, Ivo D. Araújo

Resumo


Neste trabalho estimou-se a variação da umidade no interior de sementes de uma árvore bem brasileira, Araucária (Araucaria angustifolia), durante o processo de secagem em camada fina. A Araucária corre risco de extinção e suas sementes (pinhões) recalcitrantes perdem o poder germinativo após processo de secagem, dificultando seu armazenamento e conservação da espécie. Com o objetivo de simular a distribuição de umidade no interior das sementes da Araucária foram propostos dois modelos matemáticos formulados a partir da equação de difusão bidimensional em coordenadas cilíndricas. O primeiro modelo envolve propriedades termofísicas constantes e a solução analítica foi obtida pelo método de separação de variáveis. O segundo modelo considera difusividade variável e a solução numérica foi obtida utilizando-se o método de volumes finitos, com uma formulação
totalmente implícita. Os modelos pressupõem condição de contorno de terceira espécie e as sementes da Araucária foram representadas por um cilindro. A fim de validar os modelos, foram obtidos dados experimentais do teor de umidade de sementes da Araucária durante o processo de secagem
contínua na temperatura de 70°C. Para avaliar o efeito das considerações adotadas quanto à difusividade ser constante ou variável, um código computacional em linguagem Fortran foi utilizado para realização das otimizações e simulações. De acordo com os resultados, os modelos descrevem bem a cinética de secagem contínua de sementes da Araucária e podem ajudar a conhecer os efeitos da secagem sobre as propriedades químicas e biológicas do produto, uma vez que afetam os fenômenos
de transferência de calor e massa. Foi observado que o modelo com a adoção do coeficiente de difusão dependente do teor de umidade local descreve melhor a cinética de secagem contínua de sementes da Araucária na temperatura de 70°C.


Palavras-chave


Difusão de Massa; Modelagem Matemática; Difusividade Variável; Pinhão

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DOI: https://doi.org/10.5540/03.2021.008.01.0403

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