Estudo da cinética de secagem do caule da bananeira (Musa spp.)

Abstract

RESUMO Atualmente a fibra de bananeira é bastante utilizada na produção de peças de artesanato, cordames, na alimentação e em papéis como sacos de chá, cédulas, papel de filtro, isolantes elétricos, cigarros, fibras para reforço de polímeros, substituintes biodegradáveis e atóxicos de outras fibras inorgânicas como a fibra de vidro. Alguns artigos já tratam do estudo do caule da bananeira, através de tentativas de adsorção de suas fibras naturais, aplicando-as na área de construção civil como material para aumentar flexibilidade de concreto. Outra utilização mais comum é como aditivo para tintas artesanais, a fim de aumentar a fixação das mesmas. Além de utilização como ração volumosa para gado. Buscando conhecer um pouco mais sobre as características das fibras e do caule da bananeira, o presente trabalho visa estudar o comportamento da cinética de secagem do talo do caule da bananeira às temperaturas de 40, 50 e 60 °C. Os dados experimentais foram ajustados através de dez diferentes modelos matemáticos empíricos de camada fina, empregando-se para isso, o software Matlab® 7.1. Para o cálculo do coeficiente difusivo utilizou-se o desenvolvimento de Crank (1975) para a segunda lei de Fick para placa plana infinita. A energia de ativação foi obtida por meio da linearização da equação de Arrhenius, que descreve a relação da difusividade com a temperatura. Para a secagem, as amostras foram definidas como A, B, C e D para cada ensaio de temperatura, cortadas na forma de discos finos e postas para secar em estufa nas temperaturas previamente definidas. Para determinação do teor de umidade das amostras de caule, utilizou-se placas finas de 2,0 g (desvio padrão = 0,0704g), secas à 105°C até peso constante. O teor de umidade do caule foi de 0,99 kg água/kg caule. Os resultados indicaram que o processo de secagem ocorreu em um período de taxa decrescente. Os modelos em camada fina de Midilli e Page foram os que melhor ajustaram os dados experimentais. O coeficiente de difusividade efetiva para a secagem do caule da bananeira foi de 1.92 x 10-09, 3.0 x 10-09 e 4.06 x 10-09 , para 40, 50 e 60 °C, respectivamente. Com esses resultados, encontrou-se um valor de energia de ativação de 29,7961 kJ/mol para o sistema com geometria de cilindro finito e infinito, e de 32,3910 kJ/mol para placa infinita, todos dentro dos valores descritos na literatura.__ABSTRACT The banana fiber is widely used in the production of handicrafts, rigging, food and papers such as tea bags, banknotes, filter paper, electrical insulators, cigarettes, fibers for polymer reinforcement, biodegradable and non-toxic substitutes of others inorganic fibers such as fiberglass. Some articles already deal with the study of the banana tree stem, through attempts to adsorb its natural fibers, applying them in the civil construction area as a material to increase concrete flexibility. Another most common use is as additive for handmade paints, in order to increase their fixation. In addition to being used as bulky feed for cattle. In order to know more about the characteristics of the fibers and the stem of the banana tree, this work aims to study the behavior of the drying kinetics of the stem of the banana tree at temperatures of 40, 50 and 60 °C. The experimental data were fitted using ten different thin-layer empirical mathematical models, using the Matlab® 7.1 software. To calculate the effective moisture diffusivity it was used the development of Crank (1975) for Fick's second law for infinite flat plate. The activation energy was obtained through the linearization of the Arrhenius equation, which describes the relationship between diffusivity and temperature. For drying, the samples was defined A, B, C and D, before are cut into thin discs and put to dry in previously defined temperatures. To determine the moisture content of the stem samples, thin plates of 2.0 g were dried at 105°C to constant weight. The stem moisture content was 0.99 kg water/kg stem. The results indicated that the process occurred in a falling rate period. Midilli and Page thin-layer models were the ones that best fit the experimental data. The effective moisture diffusivity for drying the banana stem was 1.92 x 10-09, 3.0 x 10-09 and 4.06 x 10-09 for 40, 50 and 60 °C, respectively. With these results, it was found an activation energy value of 29.7961 kJ/mol for the system with finite and infinite cylinder geometry, and 32.3910 kJ/mol for infinite plate, all within the values described in the literature.