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metadata.dc.type: Dissertação
Issue Date: 4-Nov-2021
metadata.dc.creator: OLIVEIRA, Genardo Queiroz de
metadata.dc.contributor.advisor1: MAGNO, Rui Nelson Otoni
Title: Secagem da fibra do pseudocaule da bananeira: avaliação de modelos cinéticos, difusividade efetiva, propriedades termodinâmicas e caracterização estrutural
Other Titles: Drying of banana pseudostem fiber: evaluation of kinetic models, effective diffusivity, thermodynamic properties and structural characterization
Citation: OLIVEIRA, Genardo Queiroz de. Secagem da fibra do pseudocaule da bananeira: avaliação de modelos cinéticos, difusividade efetiva, propriedades termodinâmicas e caracterização estrutural. Orientador: Rui Nelson Otoni Magno. 2021. 68 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2021. Disponível em: http://repositorio.ufpa.br:8080/jspui/handle/2011/14971. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: O processo de secagem das fibras do pseudocaule da bananeira foi experimentalmente investigado em um secador convectivo de leito fixo vertical (60 75 e 90ºC). Nove modelos matemáticos (teórico, semi-teóricos e empíricos) foram utilizados para analisar o comportamento da secagem, a difusividade efetiva da umidade, a energia de ativação e as propriedades termodinâmicas. As fibras secas também foram avaliadas por análises termogravimétrica, espectroscópica e morfológica. O modelo de aproximação da difusão foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais em todas as condições de secagem, pois apresentou maiores coeficientes de determinação ajustado (r2adj ≥ 0,978) e menores valores de chi-quadrado (χ2 ≤ 2,21×10-4) e erro quadrático médio (RMSE ≤ 0,0140). Os coeficientes de difusão efetiva (𝐷𝑒) aumentaram com o incremento da temperatura, apresentando-se na ordem de 10-7 m2 s-1, e sua dependência com a temperatura foi descrita pela Equação de Arrhenius, cuja energia de ativação foi de 47,61 kJ mol-1. Com a elevação da temperatura, a entalpia diminuiu, enquanto a entropia e a energia livre de Gibbs aumentaram, indicando que a secagem é um processo endergônico e não espontâneo. Bandas de absorção características de constituintes lignocelulósicos foram identificadas (1423, 1327, 1160 cm-1) e a degradação desses contituintes só ocorreu a temperaturas superiores a 190ºC, confirmadas pela análise termogravimétrica. Alterações morfológicas foram observadas nas fibras secas, principalmente a 90ºC, o que ocasionou danos irreversíveis a estrutura da amostra, como consequência das tensões geradas devido ao gradiente de temperatura e umidade durante o processo de secagem.
Abstract: The drying process of banana pseudo-stem fibers was studied, experimentally, in a vertical fixed-bed convective dryer (at 60, 75, and 90 °C). Nine mathematical models (theoretical, semi-theoretical and empirical) were used to analyze the drying behavior and effective diffusivity, activation energy and thermodynamic properties were calculated. Dry fibers were evaluated also by thermogravimetric, spectroscopic, and morphological analyses. Diffusion approximation with adjusted coefficient of determination, r2adj ≥ 0.978, reduced chi-square χ2 ≤ 2.21×10-4 and root mean square error RMSE ≤ 0.0140 was the model that better fitted experimental data. The effective diffusion coefficients (𝐷𝑒) increased with temperature, reaching the order of 10-7 m2 s-1. Its dependence on temperature was described by the Arrhenius Equation and its activation energy was 47.61 kJ mol-1. When temperature increases, enthalpy decreases contrarily to entropy and Gibbs free energy, indicating that drying is an endergonic and non-spontaneous process. Characteristic absorption bands of lignocellulosic components were identified (1423, 1327, 1160 cm-1) and the degradation of this material only occurred at temperatures above 190 °C, as confirmed by thermogravimetric analyses. Morphological changes were observed in dry fibers. These mainly occur at 90 °C and led to an irreversible damage of sample structure. Alterations are caused by the tensile strength generated because of temperature and humidity gradient, produced during the drying process.
Keywords: Fibra
Pseudocaule
Cinética
Difusividade
Bananeira
Fiber
Pseudostem
Kinetics
Diffusivity
Banana tree
metadata.dc.subject.areadeconcentracao: ENGENHARIA DE PROCESSOS
metadata.dc.subject.linhadepesquisa: PROCESSOS INDUSTRIAIS
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
metadata.dc.publisher.initials: UFPA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source.uri: Disponível no correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
metadata.dc.source: 1 PDF
Appears in Collections:Dissertações em Engenharia de Processos (Mestrado) - PPGEP/ITEC

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