Análise experimental e simulação da secagem de sementes de trevo vesiculoso em secador tipo leito fluidizado.

Abstract

As espécies forrageiras desempenham um papel importante na atividade pecuária, representando o maior recurso utilizado para a produção de bovinos de corte. Neste sentido, há a necessidade cada vez maior do uso de espécies adaptadas em diferentes condições de clima e solo. O trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum) é uma leguminosa forrageira que se destaca por sua versatilidade de adaptação e resistência ao frio, elevado valor nutritivo e produção de forragem. As sementes de trevo devem apresentar padrão de qualidade similar ao exigido para sementes e faz-se necessária uma fase de beneficiamento adequada. Nas etapas de beneficiamento, a secagem é considerada a etapa limitante devido ao fato de a mesma envolver a remoção da umidade das sementes através da transferência simultânea de calor e de massa. Nesse sentido, a secagem tem em sua essência a finalidade de assegurar a conservação do produto por meio da redução da sua atividade de água. Nos materiais orgânicos, como é o caso do trevo vesiculoso, a redução no teor de água livre deve ser efetuada de forma eficiente para inibir o desenvolvimento microbiano. O emprego de um secador de leito fluidizado para a secagem de sementes está relacionado com eficiente contato entre o material e o fluido, proporcionando altas taxas de transferência de calor e de massa, bem como redução no tempo de secagem pela rapidez na remoção de umidade. Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo estudar o processo de secagem de sementes de trevo vesiculoso em leito fluidizado. Foram utilizadas neste estudo sementes de trevo vesiculoso (Trifolium vesiculosum), que foram devidamente caracterizadas quanto suas dimensões, massa específica, porosidade, umidades iniciais e isotermas de dessorção. Além disso, as sementes passaram por um processo de reumidificação, aumentando sua umidade inicial para aplicação em ensaios de secagens e isotermas. O estudo da cinética de secagem foi realizado em secador de leito fluidizado com geometria retangular. A análise da fluidodinâmica do sistema foi realizada para a determinação das condições operacionais do equipamento. A partir dos resultados, os experimentos de secagem foram conduzidos nas temperaturas de 40, 50 e 60°C e velocidades do ar de 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínima fluidização. A esses dados foram ajustados os modelos cinéticos da Lei de Fick, Page, Henderson e Midilli para a estimativa de parâmetros da secagem. Outro tipo de estudo realizado foi a simulação dos dados experimentais de secagem através de um modelo global dos fenômenos da transferência de calor e da massa. Os resultados do estudo de secagem ficaram na faixa de 7 a 8 % em relação a umidade final em base úmida. No que se refere a germinação os valores encontrados ficaram na ordem de 75 a 78 % para as amostras secas artificialmente. Para estas duas respostas, a temperatura foi a variável de maior influência. O estudo da simulação apresentou- se eficaz para a secagem das sementes de trevo em leito fluidizado, onde concluiu-se que o Kp cresce com o aumento da temperatura e velocidade do ar de secagem.

Forage species play an important role in livestock activity, representing the largest resource used for beef cattle production. In order to supply the demand of this pasture there is an increasing need of species that adapt to different soil and weather conditions. Vesicular clover (Trifolium vesiculosum) is a forage legume that stands out for its versatility of adaptation and resistance to cold, high nutritional value and forage production. Clover seeds must have a similar quality standard to that required for seeds and an appropriate beneficiation phase is required.In the processing steps, drying is considered a limiting step due to the fact that it involves the removal of moisture from the seeds through the simultaneous heat and mass transfer. Thus, drying has the purpose of ensuring the product"s conservation by reducing its water activity. In organic materials, like Vesicular clover (Trifolium vesiculosum), the reduction in the free water content should be sufficiently high to inhibit microbial development. The use of a fluidized bed dryer for the seeds drying is associated to efficient contact between the material and the fluid, providing high rates of heat and mass transfer, as well as reduction in drying time due to the fast removal of moisture. Considering the above, this paper aims to study the drying process of Vesicular clover (Trifolium vesiculosum) seeds in a fluidized bed. The Vesicular clover (Trifolium vesiculosum) seeds used in this study were properly characterized as their size, specific mass, porosity, initial moisture and desorption isotherms content. In addition, the seeds went through a rehumidification process, increasing their initial moisture content for application in drying tests. The drying kinetics study was performed in rectangular geometry fluid bed dryer. Preliminary tests were held to establish the operating conditions of the equipment (temperature and air flow). According to these results, the drying experiments were handled at the temperatures of 40, 50 and 60° C and air velocities 10, 20 and 30% above the minimum fluidization rate. Kinetic models (Fick"s Law, Page, Henderson and Midilli) were fitted to the experimental data. Regarding the final moisture on a wet basis, the drying study results were in the range of 7 to 8%. In relation to the germination of the drayed seeds, the results found were on the scope of 75% to 78%. In order to reach these resolutions, temperature was the variable with greatest influence. In conclusion, the simulation study was effective for drying clover seeds in a fluidized bed, in which was shown that Kp grows with the increase of temperature and speed of the drying air.