Uso de soluções numéricas da equação de difusão em coordenadas cartesianas na descrição da desidratação osmótica de frutas.

O principal objetivo deste trabalho consiste no estudo da desidratação osmótica, em soluções de sacarose, de goiaba e de maçã, e da secagem convectiva complementar de maçã, com ênfase na modelagem matemática. As cinéticas características do processo de desidratação osmótica e da secagem convectiva são descritas por meio de dois tipos de modelos matemáticos que usam soluções numéricas da equação de difusão uni e bidimensional, em coordenadas cartesianas, com condição de contorno do terceiro tipo: no primeiro consideram-se os parâmetros de processo e as dimensões do produto constantes; no segundo admite-se que essas grandezas são variáveis. As soluções numéricas são obtidas por meio do método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita. A estimativa dos parâmetros de processo, a partir de dados experimentais, é feita por meio de um otimizador baseado no método inverso. Programas computacionais na linguagem FORTRAN foram desenvolvidos para a obtenção das soluções numéricas, assim como para a estimativa dos parâmetros de processo, apresentando-se como ferramentas adequadas para o estudo da desidratação osmótica e da secagem convectiva complementar. Experimentos de desidratação osmótica de goiaba e de maçã, e de secagem convectiva de maçã, sob diversas condições operacionais, foram implementados utilizando metodologias específicas que se mostraram adequadas a seus propósitos. Os resultados das cinéticas de desidratação osmótica e da secagem convectiva complementar, bem como da estimativa de parâmetros relativos às frutas estudadas, mostraram-se condizentes com a literatura. A temperatura e a concentração da solução osmótica, utilizadas nos experimentos, influenciaram de maneira significativa a cinética de captação de sólidos e de quantidade de água, assim como os valores dos parâmetros de processo nos experimentos de desidratação osmótica de maçã, sendo menos significativos nos experimentos de desidratação osmótica de goiaba. Os modelos matemáticos que levaram em conta as variações nos parâmetros de processo, assim como o encolhimento inerente aos processos de desidratação osmótica e de secagem convectiva mostraram-se mais adequados fisicamente, além de apresentarem uma melhora discreta nos indicadores estatísticos. Estudos comparativos atestaram que os modelos unidimensionais utilizados superestimam os parâmetros de processo relativos à desidratação osmótica e à secagem convectiva.The main objective of this work is to study osmotic dehydration, using sucrose solutions, of guava and apple, and convective drying of apple with emphasis on mathematical modeling. The process characteristic kinetics of osmotic dehydration and convective drying are described using two types of mathematical models whose numerical solutions are obtained from one and two-dimensional diffusion equation on Cartesian coordinates, with boundary condition of the third kind: in the first, the process parameters and product dimension have been considered constant; in the second, those physical quantities have been regarded as variable. Numerical solutions have been obtained by using the finite volume method with a fully implicit formulation. An estimate of the process parameters, based on experimental data, is implemented by means of an optimizer implemented by the inverse method. Computer programs developed in FORTRAN have been devised to obtain numerical solutions, as well as to estimate the process parameters. These programs have demonstrated to be suitable tools for the study of osmotic dehydration and additional convective drying kinetics. Osmotic dehydration and convective drying experiments under various operating conditions have been implemented by the use of the specific methodologies, which have been appropriated for the purposes for which they have been designed. The results of the kinetics of osmotic dehydration relating to the fruits studied have shown to be consistent with literature, as well as the estimated parameters. The temperature and the concentration used in the experiments of osmotic dehydration and convective drying of apple significantly influenced its kinetics, as well as the values of the process parameters, having been less significant with respect to the osmotic dehydration of guava. The mathematical models which considered variable parameters as well as the shrinkage inherent to osmotic dehydration and convective drying have been physically suitable, besides showing a slight improvement in statistical indicators. Comparative studies revealed that the one-dimensional models overestimate the process parameters of osmotic dehydration and convective drying

Desenvolvimento e avaliação sensorial de goiaba-passa desidratada osmoticamente

Resumo Apesar de ser um fruto disponível durante todo o ano, nas regiões de cultivo irrigado das diferentes regiões do país, a goiaba apresenta grande desperdício pós-colheita, associado ao rápido amadurecimento, necessitando da aplicação de técnicas de processamento que diminuam o desperdício deste fruto. Objetivou-se, neste trabalho, estudar o processo de transferência de massa durante a desidratação osmótica de fatias de goiaba, além de avaliar os parâmetros sensoriais da goiaba-passa obtida sob diferentes temperaturas de processo e concentrações de sacarose. Fatias de goiaba cv. Paluma (3,0 × 2,0 × 0,9 cm) foram submetidas à desidratação osmótica em xaropes de sacarose a 40 °Brix, 50 °Brix e 60 °Brix, combinados com temperaturas de 30 °C, 40 °C e 50 °C, por meio de planejamento fatorial com ponto central. O pré-tratamento osmótico foi complementado com secagem convectiva a 60 °C e as goiabas-passa foram estudadas quanto ao processo de transferência de massa na desidratação osmótica, seguida de avaliação sensorial. Verificou-se que a máxima transferência de massa ocorreu durante as quatro horas iniciais de desidratação, sendo a concentração de sacarose o efeito com maior influência na diminuição da quantidade de água e no aumento da incorporação de sólidos. A avaliação dos parâmetros sensoriais demonstrou uma maior preferência dos provadores pelas passas obtidas em menor concentração de sacarose, para os atributos aparência, cor, textura e sabor. Não foram observadas diferenças significativas entre as notas atribuídas pelos provadores para o atributo odor. O perfil sensorial aplicado revelou a boa aceitação do pré-tratamento osmótico quando comparado ao fruto sem tratamento osmótico e seco apenas por secagem convectiva

INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO PROCESSO DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DE PEDAÇOS DE GOIABA

O processo de transferência de massa durante a desidratação osmótica pode ser influenciado pelas condições em que tal processo é realizado. Dessa forma, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar a quantidade de água e de sacarose presente em fatias de goiaba variedade Paluma (3,0 x 2,0 x 0,9 cm) submetidas à desidratação em solução de sacarose a 40 °Brix e temperaturas de 30 e 50 °C. A cinética de desidratação foi acompanhada em pequenos intervalos de tempo por 4 horas, e as condições de equilíbrio foram determinadas após 24 horas de imersão. Ao final da desidratação, a quantidade de água presente no fruto desidratado a 50 °C foi inferior ao encontrado na goiaba desidratada a 30 °C. Quanto à quantidade de açúcar presente nos frutos, as condições experimentais pouco influenciaram na incorporação do açúcar. Os modelos empíricos de Lewis, Henderson e Pabis, Wang e Singh, Peleg, Page e Silva et alli foram ajustados aos dados experimentais. Os melhores resultados foram obtidos com os modelos de Peleg e Silva et alli. </p

Osmotic dehydration and convective drying of coconut slices: Experimental determination and description using one-dimensional diffusion model

AbstractMass migrations in coconut slices during osmotic dehydration and drying are described using a diffusion model with boundary condition of the third kind. The osmotic dehydration experiment was performed at 35°Brix (water and sucrose) and 40°C. The convective drying experiments were performed at 50, 60 and 70°C. The one-dimensional solution of the diffusion equation for an infinite slab was coupled with an optimizer to determine the effective mass diffusivities D and convective mass transfer coefficients h of the five processes studied. The analyses of the obtained results indicate that there is a good agreement between each experimental dataset and the corresponding simulation using D and h determined by optimization