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Modelagem e validação experimental da secagem convectiva de fatias de yacón (Smallanthus sonchifolius).

Marques, Bianca Cristine

Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica 2023-07-10

Acesso online

  • Título:
    Modelagem e validação experimental da secagem convectiva de fatias de yacón (Smallanthus sonchifolius).
  • Autor: Marques, Bianca Cristine
  • Orientador: Tadini, Carmen Cecilia
  • Assuntos: Cinética; Encolhimento; Propriedades Termofísicas; Secagem; Simulação; Kinetics; Shrinkage; Simulation; Thermophysical Properties
  • Notas: Tese (Doutorado)
  • Notas Locais: Programa Engenharia Química
  • Descrição: As raízes de yacón (Smallanthus sonchifolius) são utilizadas como alternativas em dietas com restrição de açúcares. Devido à presença de frutanos como os fruto-oligossacarídeos (FOS) e a inulina, apresentam sabor doce, mas quando ingeridas resultam em baixo índice glicêmico. Existem evidências de que, dependendo das condições de secagem, os FOS e a inulina são hidrolisados a açúcares simples. A motivação deste trabalho foi estudar o processo de secagem de yacón, de forma a identificar a distribuição de temperatura e umidade no produto, fatores relevantes para a hidrólise dos frutanos. Para isto, três etapas principais foram realizadas: secagem em escala piloto, secagem em escala laboratorial, e simulação. Na literatura não foram encontrados trabalhos relativos a secagem convectiva de yacón com controle de umidade relativa (UR). Neste trabalho em escala piloto, esta lacuna foi suprida. Foram obtidos dados da cinética de secagem em quatro condições (50-60 °C; 20-30 % UR), com controle e registro em tempo real das condições do ar e da massa de amostra. O encolhimento sofrido pelo yacón é considerável e foi medido durante o processo: ao final da secagem, as fatias tinham em média um quinto da altura e dois terços do raio original. A cinética de secagem foi descrita ajustando-se diversos modelos: aplicando-se o modelo clássico de Lewis (1921), o valor do parâmetro de velocidade inicial, k1 ,variou de (1,37-1,75) s-1. Na etapa em escala laboratorial, também com controle das condições do ar de secagem e medição em tempo real da massa, imagens da amostra de yacón durante a secagem foram obtidas como projeções. A partir desta etapa, com medições macroscópicas e microscópicas (por miscroscopia de varredura ambiental), foi possível concluir que a formação de poros durante a secagem é negligenciável. Esta informação, juntamente com os dados de cinética e encolhimento obtidos na escala piloto, foi essencial para desenvolver a simulação. Foi possível estimar espacialmente a distribuição de temperatura, umidade, atividade de água e difusividade mássica ao longo da fatia de yacón durante a secagem, e a simulação previu bem a umidade média obtida experimentalmente. Observou-se que, apesar da rápida uniformização da temperatura, a umidade no centro da fatia de yacón permanece alta até o final da secagem, sendo necessária especial atenção às últimas horas de processamento. Finalmente, foram obtidos termogramas e isotermas de sorção do produto seco, e mediu-se o conteúdo de frutanos, que ficou entre (29,61-40,74) g frutanos/100 g, base seca, sendo que a condição que melhor preservou os frutanos foi a secagem a 60 °C e 30 % UR. Os termogramas e as isotermas foram utilizados para construir um diagrama de estado, que apresentou formato típico para produtos ricos em carboidratos.
  • DOI: 10.11606/T.3.2023.tde-13112023-084235
  • Editor: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP; Universidade de São Paulo; Escola Politécnica
  • Data de criação/publicação: 2023-07-10
  • Formato: Adobe PDF
  • Idioma: Português
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