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

Abstract

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.