Thin-layer convective drying behaviour of brazilian peppertree leaves / Secagem em camada delgada de folhas de aroeira

Studies on the drying kinetics of medicinal, aromatic and spice plants are a necessary step towards establishing the combination of drying parameters that would not qualitatively and quantitatively alter the quality of the fresh product. The purpose of this study was to investigate the drying kinetics of Brazilian peppertree (Schinus terebinthifolius) leaves and to verify whether the theoretical diffusion and the semi-empirical Lewis drying models were capable of accurately predicting the drying curves of the product at 35, 40, and 45°C, with a dry air mass flow rate of 0.731 kg s-1 m-2. Leaves were collected at 0800 h, 1200 h and 1700 h. The goodness of fit between experimental and predicted values was based on the correlation coefficient, root mean square error, mean absolute percentage error, mean bias error, and fit index. Residual plot analysis was also considered in the selection of the most effective drying model. Temperature had a pronounced effect on mass transfer and drying rate decreased continuously during the course of drying. Leaf collection time had little influence on the drying kinetics. Effective moisture diffusivity was found to increase with temperature. The results indicated that the Lewis model was considered a better predictor of the thin-layer drying behaviour of Brazilian peppertree leaves than the theoretical model based on Fick's second law of diffusion.

Estudos sobre a cinética da secagem de plantas medicinais, aromáticas e condimentares são necessários para o estabelecimento de parâmetros operacionais de secagem de forma a não alterar significativamente a qualidade e o perfil fitoquímico dessas plantas. O objetivo do presente trabalho foi investigar a cinética da secagem das folhas da aroeira-vermelha (Schinus terebinthifolius), além de verificar se o modelo teórico de difusão e o modelo semi-empírico de Lewis são capazes de predizer com acurácia as curvas de secagem do produto a 35, 40 e 45°C, com fluxo de ar seco de 0,731 kg s-1 m-2. As folhas foram coletadas às 8:00, 12:00 e 17:00 h. O grau de adequação dos valores obtidos pelas curvas de secagem àqueles obtidos experimentalmente foi avaliado empregando-se o coeficiente de determinação, a raiz do erro quadrático médio, o erro percentual absoluto médio, o viés médio e o índice de ajuste. A análise da dispersão dos resíduos também foi utilizada na escolha do modelo de predição mais efetivo. Observou-se que a temperatura tem efeito significativo na transferência de massa e a taxa de secagem diminuiu continuamente ao longo da secagem. O horário de coleta das folhas não teve influência significativa sobre a cinética da secagem. A difusividade efetiva da água aumentou com o aumento da temperatura. Os resultados evidenciaram que o modelo de Lewis descreve com maior grau de acurácia a secagem de folhas de aroeira-vermelha que o modelo teórico baseado na Segunda Lei de Difusão de Fick.

Avaliação de modelos matemáticos na descrição das curvas de secagem por convecção de Pectis brevipedunculata (Gardner) Sch. Bip. / Assessment of mathematical models for the description of Pectis brevipedunculata (Gardner) Sch. Bip. convective drying curves

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de selecionar, dentre cinco modelos matemáticos, aquele que melhor descreve as curvas experimentais de secagem da parte aérea de P. brevipedunculata. Os testes foram realizados em protótipo de secador de leito fixo, em camada delgada, a 30, 40 e 50°C, com fluxo mássico de ar seco de 0,27 e 0,54 kg s-1 m-2. O grau de ajuste dos modelos foi avaliado por meio do coeficiente de determinação, da raiz do erro quadrático médio, do erro percentual absoluto médio, do chi-quadrado reduzido, pela análise de dispersão de resíduos, e considerando o princípio da parcimônia. O modelo exponencial simples de três parâmetros foi o que melhor representou as curvas experimentais de secagem podendo ser utilizado com segurança na simulação do processo em camada espessa. Embora o modelo de Lewis não tenha sido capaz de descrever as curvas de secagem com grau de acurácia satisfatório, observou-se que a relação funcional entre a constante de secagem k e a temperatura, pode ser representada pela equação de Arrhenius.

The aim of this study was to select, among five mathematical models, the one that best describes the experimental drying curves of the shoot of P. brevipedunculata. Tests were conducted in a thin-layer prototype laboratory drier, at 30, 40 and 50°C, employing a dry air mass flow rate of 0.274 and 0.542 kg s-1 m-2. The goodness of fit of the models was assessed based on correlation coefficient, root mean square error, mean absolute percentage error, reduced chi-squared, residual plot analysis, and taking into account the principle of parsimony. The model that best described the experimental drying curves was the simple-exponential, three-parameter model, which can be safely used to simulate the deep-bed process. Although the Lewis model was found not to produce accurate predictions of the drying curves, an Arrhenius-type equation represents the relationship between the drying constant k and the temperature.