Analysis of Drying Systems: Solar, Electric and Mixed on the production of dried banana.

Este trabalho apresenta um estudo comparativo de sistemas de secagem para produção de banana passa. Foram utilizados um secador solar de exposição indireta com sistema de aquisição e controle das propriedades termodinâmicas do ar de secagem, e um secador elétrico automatizado com sistema de supervisão e controle embarcados . Os sistemas de secagem estudados neste trabalho foram: secagem solar, secagem elétrica e secagem mista (secagem solar seguida de secagem elétrica). Os testes experimentais foram realizados na UFCG em Campina Grande, PB, para secagem de banana prata (Musa spp.). O produto final obtido pelos três sistemas de secagem apresentou boa qualidade em relação ao aspecto visual, com um percentual de umidade em base úmida menor que 25%, compatível com o recomendado pela Resolução RDC n° 272/05 da ANVISA. O sistema de aquisição e controle de dados, como inovação no secador solar, utilizando a plataforma Arduino, garantiu a medição de temperatura e umidade relativa do ar de secagem nas entradas e saídas do coletor solar e da câmara de secagem, e também o acionamento e controle da convecção forçada no sistema de secagem para manter a temperatura no interior da câmara de secagem entre 40ºC e 60ºC. Como resultado, são apresentados os valores obtidos para rendimento do secador solar, consumo específico de energia (CEE), eficiência do processo de secagem e tempo de secagem. Por meio dos experimentos com o secador solar e com o secador elétrico foram obtidas as curvas de cinética de secagem da banana. Os resultados foram comparados e mostraram que o modelo matemático de Page é apropriado para predizer o tempo de secagem. O coeficiente de determinação (R²) obtido na secagem elétrica, na secagem mista e na secagem solar com controle, foram superiores ao obtido na secagem solar sem controle, isso demostra a importância do controle das propriedades termodinâmicas nos processos de secagem. Com relação ao CEE, o processo de secagem elétrica apresentou um CEE de 379,33 kWh por ciclo com temperatura de 45ºC e 225,54 kWh por ciclo com temperatura de 55ºC. Por outro lado o processo de secagem mista apresentou um CEE de 295,87 kWh por ciclo, a uma temperatura de 45ºC, e o processo de secagem solar apresentou um CEE médio de 45,83 kWh por ciclo. Isso mostra a grande vantagem comparativa do secador solar em relação ao secador elétrico. Com relação à eficiência mássica para os três processos de secagem, os mesmos apresentaram eficiências mássicas equivalentes em torno de 89%, o que já era esperado. Com relação aos rendimentos térmicos do secador solar, obtidos nos processos de secagem solar com controle e sem controle da temperatura , foram respectivamente 27,85% e 30,65%. Esses resultados são ligeiramente maiores que os reportados na literatura, o que indica que o secador solar desenvolvido na UFCG apresenta um elevado padrão na secagem de banana, além do fácil manuseio, construção e operacionalidade.This paper presents a comparative study of drying systems for the production of dried bananas. An indirect solar exposure dryer with acquisition system and control of the thermodinamic properties of the drying air, and an automatized electric dryer with embedded control and supervision system were used. The drying systems studied in this paper were: solar drying, electrical drying and mixed drying (solar drying followed by electrical drying). The experimental tests were performed at the UFCG in Campina Grande, PB, for the drying of bananas (Musa spp.). The final product obtained by the three drying systems presented good visual aspect, scent and flavour, and moisture percentage at moist base less than 25%, compatible to the resolution RDC nº 272/05 of the ANVISA. The acquisition system a nd data control, added as inovation at the solar dryer, using the Arduino plataform, granted the measurement of the temperature and air relative moisture of drying air, both in the entrance and exit of the solar colector of the drying chamber, and also the activation and control of the forced convection of the drying system to keep the temperature in the drying chamber between 40ºC and 60ºC. As results, the obtained values to the drying system efficiency are presented, specific comsuption of energy (CEE), drying system efficiency and drying time. Through the experiments with the solar and the electric dryers, the curves that represent the drying kinectics of the banana were obtained. The results were compared and showed that Page’s mathematical model is adequate to predict the drying time. The determination coefficient (R²) obtained at the electric dryer was superior to the solar dryer, this shows that the control system of the thermodinamics properties of the drying air is more efficient on the electric dryer. In relation to the CEE, the electric drying showed a CEE of 379.33 kWh per cycle with a temperature of 45ºC and 225.54 kWh per cycle at the temperature of 55ºC . On the other hand, the mixed drying had a CEE of 295.87 kWh per cycle, at a temperature of 45 ºC, and the solar drying a medium CEE of 45.83 kWh per cycle. This shows the great comparative advantage of the solar dryer when compared to the electric dryer. In relation to the massic efficiency to the 3 drying processes, they showed equivalente massi c efficiency around 89%, which was expected. In relation to the thermic efficiencies of the solar dryer, obtained on the experiments with and without temperature control, were respectively 27.85%, 30.65%, these results show that the obtained resulsts are slightly superior to the results reported on the literature, which indicates that the solar dryer under development in the UFCG shows high efficiency to perform the drying of bananas, although its easy to construct and operate