Development of a system of drying for grain, in thinlayer and fixed-bed: comparison between mathematical models of simulation for grain cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walpers).

Estudou-se o comportamento das propriedades físicas do feijão-macáçar ( Vigna unguiculata (l.) Walpers) - porosidade, área superficial, área específica, calor específico, massa especifica aparente e isotermas de equilíbrio -, com teor de água inicial de 20, 40 e 65 %, base úmida, os efeitos do teor de água inicial do produto, da temperatura e da velocidade do ar de secagem, sobre a cinética de secagem do produto. As isotermas de equilíbrio do feijão-macáçar com teor de água inicial de 65%, base úmida, foram determinadas pelo método estático, a temperaturas de 20, 30, 40 e 50 ºC, com umidade relativas variando de 0,10 a 0,85, decimal. Para análise dos dados experimentais, foram utilizados cinco modelos matemáticos: Henderson-Thompson; modelo de Henderson-Thompson modificado por Cavalcanti Mata; modelo de Chung- Pfost; modelo de Oswin modificado; modelo de Halsey modificado. O estudo da cinética de secagem em camada fina foi feito com temperaturas de 40, 55 e 70 ºC, velocidade do ar de secagem de 0,2, 0,5 e 0,8 m/s. Foi ajustado o modelo de Page aos dados experimentais para obter a curva de secagem. Para realizar a parte experimental da secagem foi projetado e construído um secador em escala laboratorial para secagem em camada espessa e em camada fina, simultaneamente, com capacidade para secar oito quilos de grão em camada espessa e um quilo em camada fina. A secagem em camada espessa do produto foi feita a temperaturas de 50, 60 e 70 ºC, em camada com espessura de 60 cm e vazão do ar de secagem de 0,59 m3/min. Utilizou-se o modelo proposto por BAKKER-ARKEMA et al. (1974) - Modelo da Universidade Estadual de Michigan (M.S.U.) – e o modelo de Thompson para simular o processo de secagem. A discretização das equações diferenciais foi feita pelo método dos volumes finitos, utilizando-se uma formulação explícita e a função de interpolação espacial “upwind”.The behavior of cowpea been’s physical properties was studied (Vigna unguiculata (l.) Walpers) - porosity, surface area, specific area, specific heat, bulk density and the relative equilibrium humidity, - with initial moisture content range 20, 40 and 65 %, wet basis, the initial moisture effects content the product, the temperature and the air drying speed , on kinetic of product drying. The relative equilibrium humidity of cowpea been with initial moisture content range 65 %, wet basis, had been determined by the static method, for temperatures of 20, 30, 40 and 50 ºC, with relative humidity varying between 0,10 and 0,85, decimal. For experimental data’s analysis, five mathematical models had been used: Henderson-Thompson’s; Henderson- Thompson’s model modified by Cavalcanti Mata; Chung-Pfost’s model; Oswin’s modified model; Halsey’s modified model. The study of the drying kinetic in thin-layer was made with temperatures of 40, 55 and 70 ºC, air drying speed of 0,2, 0,5 and 0,8 m/s. The Page’s model was adjusted to the experimental data to get the drying curve. To carry through the drying experimental part was projected and buidet a drier in laboratorial scale for fixed-bed drying and thin-layer , simultaneously, with capacity to dry eight kilos of grain in thick layer and one kilo in fine layer. The fixed-bed drying of the product was made with temperatures of 50, 60 and 70 ºC, in layer with thickness of 60 cm and air outflow of 0,59 drying of m3/min. The considered BAKKERARKEMA’s et al (1974) model was used. - Model of the Michigan State University (M.S.U.) - and Thompson’s model to simulate the drying process. Discretization of the differential equations was made by the finite volumes method, using an explicit formularization and the function of upwind space interpolation