RESUMO Este estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da utilização da radiação infravermelha na secagem convectiva de grãos de Moringa oleifera sobre a temperatura no secador e no grão, consumo de energia e qualidade dos grãos. Um experimento no esquema fatorial foi conduzido em 2013 para determinar os valores ótimos da temperatura do ar (30 a 58 ºC) e do tempo de radiação infravermelha (2,0 a 4,8 min) sobre as respostas: teor de água, tempo e taxa de secagem, temperatura no secador e no grão, consumo de energia, e qualidade dos grãos usados como coagulante no tratamento de água. Os resultados obtidos foram: teor de água (4,40 a 4,76% b.u.), tempo de secagem (0,50 a 2,00 h), taxa de secagem (0,70 x 10-3 a 2,05 x 10-3 kgágua kg-1 matéria seca min-1), temperatura dentro do secador (42,24 a 61,82 ºC), temperatura do grão (56,32 a 76,19 ºC), consumo de energia do ventilador (0,05 a 0,20 kWh), resistências elétricas (1,41 a 4,49 kWh), resistências do aquecedor (0,48 a 1,56 kWh), turbidez da água (1,36 a 5,76 NTU), teor de proteína dos grãos (34,93 a 37,93%), e índice de peróxido dos grãos (0,009 a 0,052 meq kg-1). Ambos os fatores avaliados aumentaram a temperatura no secador e nos grãos. O maior consumo de energia foi devido às resistências elétricas. Por outro lado, a radiação infravermelha diminuiu esse consumo. A secagem realizada com temperatura do ar de 44 ºC e tempo de radiação infravermelha de 3,4 min proporcionou maior teor de proteína nos grãos e maior remoção da turbidez no tratamento de água.

ABSTRACT This study aimed to evaluate the effects of using infrared radiation in the hot-air drying of Moringa oleifera grains on the inner dryer and grain temperatures, energy consumption, and grain quality. An experiment was conducted in a factorial scheme in 2013 to identify the optimum values of the air temperature (30 to 58 ºC) and infrared radiation application time (2.0 to 4.8 min) on moisture content, drying time, drying rate, inner dryer air temperature, grain temperature, energy consumption and quality of grains used as a natural coagulant for water treatment. The results obtained were moisture content from 4.40 to 4.76% wet basis; drying time from 0.50 to 2.00 h; drying rates from 0.70 × 10-3 to 2.05 × 10-3 kgwater kg-1 dry matter min-1; inner dryer air temperatures from 42.24 to 61.82 ºC; grain temperatures from 56.32 to 76.19 ºC; energy consumptions of the fan from 0.05 to 0.20 kWh, electrical resistances from 1.41 to 4.49 kWh; resistances of the infrared heaters from 0.48 to 1.56 kWh; water turbidities from 1.36 to 5.76 NTU; grain protein contents from 34.93 to 37.93%; and peroxide value of grains from 0.009 to 0.052 meq kg-1. Both evaluated factors increased the inner dryer air temperature and grain temperature. The electrical resistances contributed the most to the energy consumption. However, the infrared radiation reduced this consumption. The drying performed with air temperature of 44 °C and infrared radiation time of 3.4 min resulted in the highest protein concentration in the Moringa oleifera L. grains and in greater removal of the water turbidity in the water treatment.

RESUMO A modelagem matemática permite o dimensionamento de secadores, otimização das condições de secagem e avaliação do desempenho do processo. O objetivo deste trabalho foi descrever o comportamento da secagem de bagaço de laranja utilizando-se os modelos de Page e a segunda lei de Fick, avaliar a energia de ativação (equação de Arrhenius), o teor de água, a atividade de água e a massa específica aparente do produto ao final do processo. Realizou-se a secagem de bagaço de laranja com temperatura do ar convectivo entre 36 e 64 ºC e tempo de aplicação da radiação infravermelha na faixa de 23 a 277 s de acordo com planejamento experimental central composto rotacional. Análise de variância e teste F foram aplicados aos resultados. Ao final dos ensaios de secagem foram observados o teor de água entre 0,09 a 0,87 bs e a atividade de água entre 0,25 e 0,87. A massa específica aparente não variou nas condições estudadas. O modelo empírico de Page demonstrou melhor representação dos dados experimentais do que o modelo de Fick para esfera. A energia de ativação obtida nos tempos de infravermelho de 60; 150 e 244 s foi, respectivamente, 18,491; 14,975 e 11,421 kJ mol-1.

ABSTRACT Mathematical modeling enables dimensioning of dryers, optimization of drying conditions and the evaluation of process performance. The aim of this research was to describe the behavior of orange bagasse drying using Page's and Fick's second law models, and to assess activation energy (using Arrhenius equation), moisture content, water activity and bulk density of product at the end of the process. The drying experimental assays were performed in 2011 with convective air temperature between 36 and 64 ºC and infrared radiation application time in the range from 23 to 277 s in accordance with the experimental central composite rotatable design. Analysis of variance and F-test were applied to results. At the end of the drying process, moisture content was about 0.09 to 0.87 db and water activity was between 0.25 and 0.87. Bulk density did not vary under studied conditions. Empirical Page's model demonstrated better representation of experimental data than the Fick's model for spheres. Activation energy values were about 18.491; 14.975 and 11.421 kJ mol-1 for infrared application times of 60; 150 e 244 s, respectively.

Os modelos matemáticos aplicados à secagem auxiliam no dimensionamento de secadores, na previsão da taxa de secagem, melhoram as condições de secagem e avaliam a qualidade do processo; assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o ajuste dos modelos de Page, Midilli, Newton e da segunda lei de Fick aos dados experimentais da secagem convectiva com aplicação de radiação infravermelha de grãos de Moringa oleifera L. Avaliaram-se, também, o efeito dos fatores temperatura do ar (30-60 ºC), a velocidade do ar (0,55-1,05 m s-1), o tempo de aplicação da radiação infravermelha (120-300 s) e a intensidade da radiação infravermelha (1500-4500 W) sobre a difusividade efetiva, teor de água, atividade de água e tempo de secagem. Os modelos explicaram mais de 98% do comportamento da secagem destacando-se que o modelo de Midilli apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais. A difusividade efetiva foi calculada com equação proposta pela Segunda Lei de Fick, solução para formato esférico e os valores obtidos variaram entre 6,44x10-10 e 9,89x10-10 m2 s-1. Os fatores temperatura do ar e tempo de aplicação da radiação infravermelha foram significativos sobre todas as respostas estudadas considerando-se 90% de confiança.

Mathematical models applied to drying assists in sizing dryers, predicting drying rate, improvement of drying conditions and assessment of process quality. Thus, the aim of this study was to evaluate the fitting of Page, Midilli, Newton and second law of Fick models to the experimental data of convective drying with application of infrared radiation of Moringa oleifera L. grains. The effects of factors - air temperature (30-60 °C), air velocity (0.55 to 1.05 m s-1), infrared radiation application time (120-300 s) and infrared radiation intensity (1500-4500 W) on the effective diffusivity, moisture content, water activity and drying time was also evaluated. The models explained more than 98% of the drying behavior and the Midilli model showed the best fit for the experimental data. The effective diffusivity was calculated using the equation proposed by the solution of second law of Fick, for spherical shape, and the values ranged from 6.44x10-10 to 9.89x10-10 m2 s-1. The factors air temperature and infrared radiation application time were significant for all studied variables, considering 90% of confidence.

Objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar e comparar o desempenho de três estratégias de aeração de milho armazenado quanto à ocorrência de fungos e à condutividade elétrica dos grãos. As estratégias avaliadas foram: aeração contínua; aeração noturna e aeração em condições de umidade de equilíbrio entre os grãos e o ar ambiente. Realizaram-se dois ensaios de aeração com grãos de milho secos (11% b.u.) e úmidos (17% b.u.). Amostras de grãos foram retiradas durante os ensaios para contagem de fungos e medida da condutividade elétrica dos grãos. Grãos armazenados úmidos apresentaram maior ocorrência de fungos do que grãos armazenados secos. Observou-se que o Fusarium spp. apresentou contagens mais elevadas, o Penicillium spp. manifestou desenvolvimento e o Aspergillus spp. ocorreu com menor frequência. As estratégias de aeração empregadas não interferiram na condutividade elétrica dos grãos de milho armazenados, visto que não houve diferença significativa dos valores de condutividade elétrica entre os grãos submetidos a aeração e os grãos armazenados sem aeração.

The aim of this study was to evaluate and to compare the performance of three aeration strategies for stored corn as for occurrence of molds and electrical conductivity of grain: continuous aeration; night aeration and aeration under equilibrium moisture content conditions between the grains and the ambient air. Two tests of aeration with dry corn grain (11% w.b.) and wet corn (17% w.b.) were done. Grain samples were taken during testing for counting of molds and measuring of electrical conductivity of grains. Wet corn stored had increased incidence of molds more than dry corn stored. It was observed that the Fusarium spp. showed higher scores, Penicillium spp. showed development and Aspergillus spp. occurred with lesser frequency. Aeration strategies employed did not affect the electrical conductivity of corn stored because there was no significant difference in electrical conductivity values between the aerated grain and non-aerated grains.

O objetivo deste trabalho consistiu em avaliar e comparar o desempenho de três diferentes estratégias de aeração de milho armazenado: aeração contínua, aeração noturna e aeração em condições de equilíbrio higroscópico entre os grãos e o ar ambiente. Utilizaram-se grãos de milho com dois níveis de teor de água; 11% e 17%. Realizou-se monitoramento contínuo da temperatura, e amostras de grãos foram retiradas durante os ensaios para análise do teor de água. Observou-se que todas as estratégias de aeração favoreceram a redução da temperatura nos grãos secos (11%) e umidificados (17%). A estratégia de aeração contínua foi a mais eficiente em grãos úmidos, uma vez que evitou aquecimento dos grãos durante o armazenamento. Nenhuma estratégia de aeração manteve a temperatura homogênea no interior dos grãos durante a armazenagem. Ela variou conforme as condições climáticas. O teor de água dos grãos sofreu variações durante os ensaios, com tendência de secagem ao final do processo.

The objective of this research was to evaluate and compare the performance of three different strategies for aeration of grain corn. The strategies investigated were: continuous aeration, night aeration, and aeration in equilibrium moisture content between the grain and the ambient air. Corn at two different moisture content levels, 11% and 17% were used. Continuous monitoring of grain temperature through sensors was carried out, and grain samples were taken during the experiments for determination of moisture content. All used aeration strategies favored temperature reduction in dry (11%) and moist (17%) grains. The continuous aeration strategy was the most efficient in wet grains, since heating of grains during storage was avoided. No aeration strategy maintained the homogeneous temperature inside the grain during the storage; it varied according to climatic conditions. The moisture content of grains has suffered variations during the experimental period, with a tendency of drying at the end of the process.