Abstract:
O objetivo no presente estudo foi investigar a operação de secagem da microalga
Spirulina platensis em camada delgada através da modelagem matemática e
otimização da operação, avaliando as características do produto final através de
análises físico-químicas. Foram analisados os dados da umidade de equilíbrio para a
isoterma de adsorção a 10, 20 e 30°C e de dessorção a 40, 50 e 60°C, através dos
modelos de GAB e BET. O calor isostérico foi determinado pela aplicação da equação
de Clausius-Clapeyron. O modelo de GAB apresentou melhor ajuste aos dados
experimentais. Os valores da área superficial calculados pelos modelos de GAB e BET
foram próximos. O calor isostérico e a entropia diferencial da isoterma de dessorção
apresentaram comportamento similar. A teoria da compensação entalpia-entropia foi
aplicada nas isotermas, indicando que são controladas pela entalpia. A cinética de
secagem foi analisada na faixa de temperatura de 50-70°C, através dos modelos de
Lewis, Henderson e Pabis, Henderson, Page e Overhults. O modelo de Henderson e
Pabis foi escolhido por apresentar maior significado físico para estimar o valor de
difusividade efetiva (Def), sendo os valores encontrados na faixa de 5,54 - 6,60×10-11
m
2
/s, para as temperaturas de 50 e 60°C, respectivamente, e de 1,58×10-10 m2
/s para
a temperatura de 70°C. A energia de ativação apresentou um valor de 47,9 kJ/mol. A
secagem alterou a cor quando comparada ao material in natura. A secagem foi
otimizada na faixa de espessuras e temperaturas do ar de secagem de 3-7 mm e de
50-70ºC, respectivamente, através da metodologia de superfície de resposta para
ácido tiobarbitúrico (TBA) e perda de ficocianina no produto final. A melhor condição
de secagem foi a 55°C e a 3,7 mm, apresentando uma perda de ficocianina de
aproximadamente 37% e valor de TBA de 1,5 mgMDA/kgamostra. Nesta condição de
secagem, a composição de ácidos graxos da microalga Spirulina não apresentou
diferença significativa (P > 0,05) em relação a microalga in natura.
The aim of this study was to investigate the operation of drying of the microalga
Spirulina platensis in thin layer through the mathematical modelling and optimization of
the operation, evaluating the characteristics of the final product through physiochemical
analyses. Moisture equilibrium data for adsorption isotherms of microalgae Spirulina
were investigated at 10, 20 and 30°C and for desorption, at 40, 50 and 60°C, using the
gravimetric static method. The experimental data were analyzed by GAB and BET
models. The isosteric heats were determined by application of Clausius-Clapeyron
equation. The GAB equation presented the best fit to isotherm data. The water surface
area values calculated by GAB and BET models were very similar. The isosteric heat
and the entropy of desorption isotherm presented similar behavior. The enthalpyentropy
compensation theory was applied to the isotherms, indicating that they are
enthalpy-controlled. Drying kinetics was analyzed at 50, 60 and 70°C by the Lewis,
Henderson-Pabis, Henderson, Page and Overhults models. The Henderson-Pabis
model was chosen due to the physical importance in the interpretation of Deff
estimates, with encountered values ranging from 5.54-6.60×10-11 m²/s, respectively at
50 and 60°C and 1.58×10-10 m²/s for 70°C. The activation energy value was 47.9
kJ/mol. It was difference between the L*, a*, b* and the hue angle values to the dried
products and fresh biomass. The optimization of Spirulina platensis drying on
convective hot air in thin layer, for air temperature and samples thickness of 50-70°C
and 3-7 mm, respectively, through the response surface methodology for the
thiobarbituric acid (TBA) and phycocyanin loss percentage values in final product. The
best drying condition, 55°C and 3.7 mm, presented the phycocyanin loss percentage
and the TBA values of approximately 37% and 1.5 mgMDA/kgsample, respectively. In this
drying condition, the fatty acids composition of the microalgae Spirulina did not showed
significance difference (P > 0.05) in relation to biomass in nature.
