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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30796| Título: | Secagem do bagaço de malte: estudo experimental e modelagem matemática |
| Título(s) alternativo(s): | Drying of malt bagasse: experimental study and mathematical modeling |
| Autor(es): | Morais, Maria Clara de |
| Orientador(es): | Di Domenico, Camila Nicola Boeri |
| Palavras-chave: | Resíduos industriais Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.) Secagem Microondas Modelos matemáticos Factory and trade waste Recycling (Waste, etc.) Drying Microwaves Mathematical models |
| Data do documento: | 7-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | MORAIS, Maria Clara de. Secagem do bagaço de malte: estudo experimental e modelagem matemática. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2022. |
| Resumo: | A cerveja é uma das bebidas mais conhecidas do mundo e sua comercialização tem uma participação de 2% no Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro. Entretanto, uma cervejaria pode gerar até 3% de resíduos em comparação à produção de cerveja. O bagaço de malte é um resíduo sólido das cervejarias e tem uma aplicabilidade muito grande, sendo a sua principal a alimentação animal. Contudo, o uso inadequado desse subproduto pode gerar algumas doenças ao animal que consumilo, como intoxicação e botulismo. Uma maneira de evitar essas doenças é a secagem, pois ela auxilia na conservação dos alimentos. Há vários tipos de secagem, como a de ar quente, congelamento, secagem por microondas, por infravermelho, entre outras. Uma das formas de economizar em amostras e prever tempo de secagem é fazendo uso da simulação matemática. Os modelos matemáticos dimensionam e otimizam a cinética da secagem, evitando assim o desperdício de matériaprima dos estudos experimentais. Baseado nas problemáticas e nas propriedades desse tipo de bagaço, nesta pesquisa foi realizada a secagem do bagaço de malte de duas formas distintas: por meio da secagem convectiva, nas temperaturas de 50, 60, 70 e 80 ℃ e por meio de secagem por microondas, nas potências de 160, 480 e 640 W, com o intuito de aumentar a qualidade e tempo de vida útil do produto. Além dos ensaios experimentais, foram realizadas as modelagens matemáticas de todos os experimentos, por meio de cinco modelos e os dados simulados foram comparados aos experimentais por meio de cinco análises estatísticas: coeficiente de determinação (𝑅2), desvio médio absoluto (𝑑𝑚𝑎), erro médio relativo (𝑃), teste de Quiquadrado (𝑋2) e o erro médio estimado (𝑆𝐸). Com base na metodologia empregada, é possível afirmar que a secagem realizada a 80℃ obteve uma eficiência maior quando comparada aos demais experimentos, entretanto, as temperaturas acima de 60℃ podem provocar sabores desagradáveis. Deste modo, é indicado a temperatura de 60℃, pois ela teve um desempenho superior a temperatura de 50 e não ocorre o risco de queimar ou torrar o bagaço de malte. E em relação à secagem por microondas, verificou-se um desempenho melhor para a realizada com potência de 640 W. Por meio da modelagem matemática realizada, observou-se que o modelo Parabólico teve o melhor desempenho para ambas as formas de secagem, o que é corroborado pelos valores de 𝑅2, 𝑑𝑚𝑎, 𝑃, 𝑋2 e 𝑆𝐸 encontrados. Neste sentido, é possível afirmar que a secagem é uma alternativa eficaz para melhorar o tempo de conservação do bagaço de malte e que a sua cinética pode ser descrita por meio de modelos matemáticos que simulem o tempo necessário para este processo. |
| Abstract: | Beer is one of the bestknown drinks in the world and its reception has a 2% share of the Brazilian Gross Domestic Product (PIB). However, a brewery can generate up to 3% of waste compared to the production of the beer. Malt bagasse is a solid residue from breweries and has a wide applicability, the main one being animal feed. However, the inappropriate use of this byproduct can cause some diseases to the animal that consumes it, such as poisoning and botulism. One way to avoid these diseases is drying, as it helps in food conservation. There are several types of drying, such as hot air, freezing, microwave drying, infrared drying, among others. One of the ways to save on Sample and predict drying time is to make use of mathematical simulation. Mathematical models dimension and optimize the drying kinetics, thus avoiding the waste of raw material in experimental studies. Related to problems and properties of this type of bagasse, this work carried out the drying of malt bagasse in two different ways: through convective drying, at temperatures of 50, 60, 70 and 80 ℃ and through microwave drying, in the powers of 160, 480 and 640 W, in order to increase the quality and lifetime of the product. In addition to the experimental tests, mathematical modeling of all experiments was performed using 5 models and the simulated data were compared to the experimental data using 5 statistical analyses: authority coordinator (𝑅2), mean absolute deviation (𝑑𝑚𝑎), mean relative error (𝑃), Chisquare test (𝑋2) and estimated mean error (𝑆𝐸). Based on the methodology employed, it is possible to state that drying performed at 80 ℃ obtained greater efficiency when compared to the others, however, temperatures above 60 ℃ can cause unpleasant flavors. In this way, a temperature of 60 ℃ is indicated, as it performed better than a temperature of 50 and there is no risk of burning or toasting the malt bagasse. When too much observed, and in relation to microwave drying, a better performance was obtained for the one carried out with a power of 640 W. Through the mathematical modeling, it was observed that the Parabolic model had the best performance for both forms of drying, which is confirmed by the values of 𝑅2, 𝑑𝑚𝑎, 𝑃, 𝑋2 and 𝑆𝐸 found. In this sense, it is possible to state that drying is an effective alternative to improve the storage time of malt bagasse and that its kinetics can be described by means of mathematical models that simulate the time required for this process. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30796 |
| Aparece nas coleções: | FB - Engenharia Química |
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