Mathematical modeling of the drying process of corn ears=Modelagem matemática do processo de secagem de espigas de milho

Abstract

The objective of this work was to study and model the drying process of corn ears at different air temperatures. Thermodynamic properties associated with the drying process of this product were also determined. Corn ears with initial moisture content of 0.45 dry basis (kgw kgdm-1) were dried until they reached a final moisture content of 0.12 (kgw kgdm-1) at temperatures of 45, 55 and 65°C. Traditional models used to describe the drying process of several agricultural products were employed to fit the observed data of the drying process of corn ears. The effective diffusion coefficient (Def) was determined by means of an analytical solution of Fick’s second law. It was concluded that the Logarithmic model was the one that best fit the observed data representing the drying process. Def values increased with temperature increases, ranging from 5.490 x 10-10 to 1.163 x 10-9 m2 s-1. Based on the dependence of the drying constant of the Logarithmic model with temperature, thermodynamic properties were determined, concluding that the drying kinetics variation is dependent on the energy contributions of the surrounding environment.Objetivou-se com este trabalho estudar e modelar o processo de secagem do milho em espiga para diferentes condições de temperatura do ar. Buscou-se, ainda, determinar algumas relações termodinâmicas associadas à secagem deste produto, para a faixa de temperatura utilizada. Utilizaram-se espigas de milho com teor de água inicial de 0,45 (b.s.), que foram secas até um teor de água final de 0,12 (b.s.), nas temperaturas de 45, 55 e 65°C. Aos dados observados da secagem das espigas de milho ajustaram-se diferentes modelos tradicionalmente utilizados para descrever o processo de secagem de diversos produtos agrícolas. O coeficiente de difusão efetivo (Def) foi determinado por meio da solução analítica para a segunda lei de Fick. Conclui-se que o modelo Logarithmic foi o que melhor se ajustou aos dados observados, sendo o indicado para representar o processo de secagem do milho em espiga. O Def aumentou com a elevação da temperatura, variando de 5,490 x 10-10 a 1,163 x 10-10 m2 s-1. Com base na dependência da constante de secagem do modelo Logarithmic com a temperatura, determinaram-se alguns parâmetros termodinâmicos, a partir do qual foi possível verificar que a variação da cinética de secagem é dependente de contribuições de energia do meio.

Keywords

• Zea mays
• mathematical models
• moisture content
• Zea mays
• modelos matemáticos
• teor de água.