Introdução, Curiosidades Históricas e Avanço Tecnológico
O desenvolvimento dos métodos de secagem tem grande importância na história da humanidade por ser uma das formas mais antigas a ser usada para conservação dos alimentos, sendo utilizada desde a pré-história. Como é a partir da água que os microrganismos conseguem se desenvolver, as frutas, grãos, nozes e carnes eram expostas ao sol e ao vento para secarem e assim formarem uma reserva na entressafra. As vantagens da secagem são várias, entre as quais podemos citar, além da melhor conservação do produto, a redução do seu peso, com consequente maior facilidade no transporte e armazenamento.
Devido à importância dos métodos de secagem, com o passar do tempo foram surgindo vários avanços tecnológicos que garantem uma secagem mais rápida e eficiente do que a natural (calor do sol e vento), dividindo o processo de secagem em três tipos:
- Secagem por ar aquecido: a realização desse tipo de secagem se dá por meio de secadores, os quais proporcionam, por meio do ar quente, o aquecimento do alimento e, assim, a perda de água. Todavia, há uma perda nutricional e sensorial do alimento;
- Secagem por osmose: consiste na imersão de alimentos como frutas e verduras em soluções abaixo do ponto de saturação do soluto, onde este retira a água do alimento, o qual acaba se desidratando;
- Secagem por liofilização: nesta se faz o congelamento rápido do alimento e logo em seguida há uma sublimação da água por meio do vácuo. Este processo é muito eficiente, pois conserva as características sensoriais e nutricionais, porém ele possui um alto custo.
Entendendo os métodos de secagem
Para que os profissionais possam utilizar essa operação unitária em processos industriais, tanto no momento de realizar o projeto de uma planta, quanto na hora de modelar o seu funcionamento, alguns princípios devem ser observados.
Inicialmente, o engenheiro responsável deve compreender que o processo é realizado para que uma matéria prima muito úmida, geralmente um tipo de sólido, como grãos de café, perca a umidade. É interessante lembrar que, comumente, a secagem se dá pela retirada de água da matéria prima, no entanto, o mesmo processo também pode ser realizado para remoção de líquidos orgânicos.
Além disso, é importante salientar que a retirada desses líquidos do material é feita por meio da transferência de massa em conjunto com a de calor, ou seja, ao colocar um meio secante, como ar seco ou uma placa metálica, em contato com a matéria prima, uma diferença na quantidade de concentração de fluido presente em cada parte do sistema será criada ou energia será inserida no líquido.
Ao tentar chegar em um equilíbrio, o líquido sofre uma mudança de fase, normalmente da líquida para o vapor, e o sistema é conduzido para que o meio fique mais úmido, enquanto o produto se torne menos. Também é possível que, por meio da secagem fria, a substância seja sublimada do material a baixas pressões.
Outro fator de grande importância para o profissional é a forma como a secagem se dá durante o processo. A princípio, o material pode começar abaixo ou na temperatura de secagem e isso caracteriza a taxa de secagem em crescimento ou contínua, respectivamente. Em seguida, enquanto o fluido for capaz de criar uma camada nas extremidades do sólido, uma taxa constante de secagem será observada até o momento que a matéria prima alcance o teor crítico de umidade.
A partir deste momento, o fluido já se encontra em pequenas concentrações e, por isso, a taxa de secagem é reduzida drasticamente já que a velocidade de transferência para o meio é mais rápida que a velocidade de reposição do fluido para a camada na superfície do sólido. Este processo ocorre até o momento em que o produto adquire forma e possui a menor umidade possível, isto é, o teor de umidade de equilíbrio para aquele sólido realizado por determinado procedimento é alcançado.
Importância e Aplicação industrial
Os métodos de secagem são utilizados em diversas indústrias como: agrícola, alimentícia, farmacêutica, produção de produtos químicos, etc. Eles são muito importantes para o Brasil, já que 26,6% do PIB é movimentado pela indústria agrícola e esta depende dos métodos de secagem, porque permitem uma maior agilidade na produção de safras; diminuição da exposição do produto à ação de pragas e aumento do tempo de armazenamento da safra.
As técnicas de secagem podem ser divididas em duas principais classes: natural e artificial. Na indústria agrícola, o método de secagem natural ocorre na própria área de plantação, já que, o ar com sua energia térmica retira a umidade da colheita por meio da ação do vento, além disso, ainda há a energia térmica que provém do Sol. Esse método não é normalmente recomendado, já que, por ser realizado na área da plantação, a colheita fica por mais tempo exposta aos ataques de pragas, além de retardar a produção de novas safras devido ao tempo que esse método demanda. Por essas razões, os métodos de secagem artificial são mais utilizados, eles possuem interferência humana e utilização de máquinas, por isso, são mais diversificados.
Na indústria agrícola, um dos métodos de secagem é a utilização do secador rotativo multi propósito, ele é um grande cilindro horizontal onde o material é colocado em uma extremidade e, em seguida, o cilindro começa a girar e o material movimenta-se para a outra extremidade dele, enquanto o ar quente desloca-se paralelamente aos materiais, retirando a umidade dos grãos.
Outro método utilizado nessa indústria é a ventilação forçada. Esse tipo de secagem ocorre quando a safra já está armazenada dentro do silo, para que a massa de ar seque os grãos. O chão possui 15% de furos e, dessa forma, a colheita é seca no sentido de baixo para cima já que no teto do silo há uma abertura para a saída do ar. O ventilador é instalado na lateral do silo e fornece a quantidade de ar necessária para secar a safra, a potência dele depende do produto armazenado e das dimensões do silo.
Apesar da técnica de ventilação forçada ser econômica e eficiente, ela possui a desvantagem de levar mais tempo, já que a massa de ar é pequena para a quantidade de grãos presentes, além disso, esse método utiliza ar natural ou com baixas temperaturas e a capacidade de secagem do ar natural não é tão alta, fator que também dificulta ainda mais o uso desse método em regiões com alta umidade relativa.
Agora entendemos o que são os métodos de secagem e sua importância para a indústria e para o país. Pensando nisso, a AICHE Brasília, em parceria com a CSTQ Jr., está elaborando uma série de textos abordando diversas operações unitárias, explicando suas aplicações e peculiaridades. Não perca os próximos conteúdos dessa série!
