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Modelagem matemática da secagem convectiva de fatias de yacon (Smallanthus sonchifolius)

Processo: 18/21327-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de março de 2019
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Ciência e Tecnologia de Alimentos - Engenharia de Alimentos
Pesquisador responsável:Carmen Cecilia Tadini
Beneficiário:Bianca Cristine Marques
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07914-8 - FoRC - Centro de Pesquisa em Alimentos, AP.CEPID
Assunto(s):Secagem de alimentos   Smallanthus sonchifolius   Cinética   Secagem   Propriedades termofísicas   Modelos matemáticos   Método dos elementos finitos

Resumo

O objetivo deste projeto é obter condições ótimas para a secagem convectiva de yacón, estabelecer e validar parâmetros cinéticos para o processo, e simulá-lo usando um simulador comercial (Comsol). Para isso, ele será estudado em condições transientes, considerando mudanças nas dimensões e propriedades termofísicas. Yacón é uma planta com raízes tuberosas levemente doces, cultivada originalmente na América do Sul. Seu baixo teor de glicose e sacarose e alta quantidade de carboidratos não digeríveis tornam o yacón uma alternativa viável para dietas com restrição de açúcares. O yacón está entre os alimentos que mais possuem fruto-oligossacarídeos (FOS) e inulina na natureza. Os efeitos dessas substâncias, quando ingeridas por humanos, incluem regularização da flora intestinal, resistência a infecções, absorção de cálcio aumentada, redução do apetite e redução do nível de triglicerídeos no sangue. Porém, a vida útil do yacón é limitada a cerca de uma semana em temperatura ambiente, devido ao seu alto conteúdo de água. Escurecimento, hidrólise dos FOS e crescimento de micro-organismos são os problemas mais comuns, os quais podem ser evitados por um tratamento antes do armazenamento. A secagem convectiva é uma opção, visto que, mesmo após branqueamento e secagem, as raízes secas de yacón ainda possuem inulina e FOS. Este projeto será desenvolvido em três passos- secagem, modelagem e simulação. A secagem será realizada em condições já validadas: entre 50°C e 60°C, com umidade relativa do ar entre 10% e 20%, e velocidade do ar 4 m/s. O secador possui um sistema de controle para estas propriedades, e um microscópio acoplado, para acompanhar encolhimento e mudanças estruturais em tempo real, além de balanças acopladas às bandejas, para acompanhar a perda de massa. Os parâmetros cinéticos obtidos e propriedades medidas serão utilizados para comparação com a literatura, e usados no software quando aplicáveis. Finalmente, a simulação será validada por meio de mais experimentos. O passo de modelagem será realizado em duas dimensões (coordenadas cilíndricas), considerando transferência de calor e massa (não de momento), num modelo conjugado em macro escala, para resolução pelo método de elementos finitos. Na simulação, as propriedades do material serão primeiramente consideradas constantes. Depois serão incluídas as variações e os resultados serão comparados. (AU)