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dc.contributor.authorPinto, Guilherme Henrique Alves
dc.date.accessioned2020-04-27T13:29:56Z
dc.date.available2020-04-27T13:29:56Z
dc.date.issued2020-03-05
dc.identifier.citationPINTO, Guilherme Henrique Alves. Avaliação da secagem convectiva de resíduos da indústria cervejeira. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12477.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12477
dc.description.abstractBrazil is the third largest beer producer in the world, with an estimated production of 14.1 billion liters of the product for the year 2018, generating several co-products throughout the process, being brewer’s spent grain and spent yeast the main ones. The reuse of these materials is more interesting from the economic and logistical point of view in relation to the usual destination, however it is necessary to understand their drying to make their new destination viable. The present work aimed to evaluate the operational feasibility of reducing the humidity of both materials through convective drying, applying different dryers for each co-product. To malt bagasse drying was used a system consisting of a rotary pan with a capacity of 10 liters associated with a blower responsible for the hot air supply. It was evaluated how the drying kinetics, temperature profile, specifically the temperature on the inner surface, Tw, and the spent grain temperature, Ts, and the solids circulation intensity were affected by the dryer operational conditions, specifically the air temperature at the blower outlet, TaE, the spent grain mass added to the system, ms, and the pan rotation, Ωdrag. For this purpose, two different values were used for each parameter, TaE=67.7 and 101.2 °C, ms,0=1.0 and 1.5 kg, and Ωdrag=25.1 and 33.9 rpm. The drying tests were carried out until the dynamic equilibrium moisture content was reached. It was necessary 180 minutes of drying to achieve dynamic equilibrium with TaE = 101.2 °C and ms,0=1.0 kg, while for TaE=67.7 ° C and ms,0=1.5 kg were necessary 420 minutes of drying, being noticed a significant influence of TaE and ms,0 on the kinetics. By modifying Ωdrag maintaining TaE and ms, dynamic equilibrium was achieved at the same drying time, with no significant influence of Ωdrag on the process. The solids circulation, Ωs, presented a parabolic profile with a minimum value of approximately 16 rpm at the beginning and end of drying and a maximum value of approximately 27 rpm in the intermediate periods. As the dryer rotation remains constant throughout the operation, it was concluded that the bed properties modifications, mainly spent grain moisture, induced the profile observed for Ωs. Tests were carried out using the centrifugal method to relate the adhesion force between the dryer surface and the spent grain with its moisture content, being observed forces of greater intensity for the material in its original conditions and practically null forces with a completely dry material, behavior commonly observed in materials in which the capillarity effects predominate in surfaces contact. The temperature profile showed a behavior that could be divided into three distinct periods, a period corresponding to the beginning of drying, in which the dryer surface and spent grain were in thermal equilibrium, with Tw approximately equal to Ts, an intermediate period, in which Tw was greater than Ts, and a third period corresponding to the end of drying, in which Tw was lower than Ts. It was possible to conclude that the adhesion between the spent grain and the surface also caused this temperature behavior, especially in the first period, when the stronger contact between the phases by capillarity provided the thermal equilibrium. It was concluded that the spent grain adhesion to the dryer surface affected its operation, especially in the particles circulation and the temperature profile. In the spent yeast drying, a vibrofluidized bed dryer was used, fixing the vibrational conditions, A=0.015 m and f=500 rpm, and the paste feeding at 14 mL/min, varying the drying air temperature at 80 or 100 °C, the mass of glass spheres at 0.5 or 1.5 kg and the superficial velocity of the fluid at 1.5umf and 1.2umf to evaluate the effect of these parameters on product formation, material accumulation, fluid dynamics of the bed and product quality. Each drying test was conducted for 30 minutes, followed by 30 minutes with no paste feeding for the dry material detachment. There was a change in the fluid dynamics curve for different inert masses, with a reduction in the minimum fluidization velocity and in the pressure drop with a lower static bed height. For 1.5 kg of inert, 80 °C and 1.2 umf, no product formation was observed, unlike the other tests with different operational conditions, evidencing their influence on the production rate, the highest rate, 0.263 g/min of dry poder, was observed using na inert mass of 1.5 kg and air feeding at 1.2 umf and 100 °C. However, the production rates achieved were considerably small compared to the paste feed. At the end of drying, it was possible to observe a low detachment of material from the inert surface, maximum 0.532 g/min. Thus, most of the material fed into the dryer remained attached to the inert and chamber wall, indicating that the material detachment limited the operation. Drying was sufficient to reduce the moisture content, from 90.63% on a wet basis to a maximum of 8.12%. For each test, the product moisture content for 10 to 20 minutes of drying was higher than that obtained in the initial and final 10 minutes. It was not possible to obtain a clear relationship between the product’s cell viability and the operational conditions.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectSecagempor
dc.subjectBagaço de maltepor
dc.subjectLevedura residualpor
dc.subjectDrageadeirapor
dc.subjectLeito vibrofluidizadopor
dc.subjectDryingeng
dc.subjectBrewer's spent graineng
dc.subjectBrewer's spent yeasteng
dc.subjectRotary paneng
dc.subjectVibrofluidized bedeng
dc.titleAvaliação da secagem convectiva de resíduos da indústria cervejeirapor
dc.title.alternativeEvaluation of convective drying of brewing industry's wasteseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Freire, Fábio Bentes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8937961078558996por
dc.description.resumoO Brasil é o terceiro maior produtor de cerveja do mundo, com uma produção estimada em 14,1 bilhões de litros do produto para o ano de 2018, gerando diversos coprodutos ao longo do processo, sendo o bagaço de malte e a levedura residual os principais quanto ao volume gerado. O reaproveitamento destes materiais mostra-se mais interessante do ponto de vista econômico e de logística em relação ao destino usual, no entanto faz-se necessário compreender sua secagem para viabilizar sua nova destinação. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade operacional de reduzir a umidade de ambos materiais através da secagem convectiva, utilizando-se secadores distintos para cada coproduto. Para secagem do bagaço de malte, utilizou-se um secador composto por uma drageadeira com capacidade de 10 litros de material associada a um soprador responsável pelo fornecimento de ar quente. Avaliou-se como a cinética de secagem, perfil de temperaturas no interior da drageadeira, especificamente a temperatura na superfície interna, Tw, e a temperatura do bagaço, Ts, e intensidade da circulação dos sólidos eram afetados pelas condições operacionais do secador, especificamente a temperatura do ar na saída do soprador, TaE, a massa de bagaço adicionada ao sistema, ms, e a rotação da drageadeira, Ωdrag. Para tanto, foram utilizados dois valores distintos para cada um destes parâmetros, TaE=67,7 e 101,2 °C, ms,0=1,0 e 1,5 kg, e Ωdrag=25,1 e 33,9 rpm. Os ensaios de secagem foram realizados até que a umidade de equilíbrio dinâmico fosse alcançada. Foram necessários 180 minutos de secagem para que o equilíbrio dinâmico fosse alcançado com TaE=101,2 °C e ms,0=1,0 kg enquanto para TaE=67,7 °C e ms,0=1,5 kg foram necessários 420 minutos de secagem, observando-se assim uma influência significativa de TaE e ms,0 sobre a cinética. Ao variar Ωdrag mantendo-se TaE e ms, o equilíbrio dinâmico foi alcançado com o mesmo tempo de secagem, não sendo observada uma influência significativa de Ωdrag sobre o processo. A circulação de partículas, Ωs, apresentou um perfil parabólico, apresentando um valor mínimo de aproximadamente 16 rpm no início e no término da secagem e um máximo de aproximadamente 27 rpm nos períodos intermediários. Como a rotação do secador se mantém constante ao longo da operação, concluiu-se que a alteração nas propriedades do leito, principalmente a umidade do bagaço, proporcionou o perfil observado para Ωs. Foram realizados ensaios através do método centrífugo para relacionar a força de adesão entre a superfície do secador e o bagaço de malte com a sua umidade, sendo observada uma forte dependência com forças de maior intensidade para o material em suas condições originais e forças praticamente nulas com o material completamente seco, comportamento comumente observado em materiais em que os efeitos de capilaridade predominam no contato com superfícies. O perfil de temperaturas apresentou um comportamento que pôde ser dividido em três períodos distintos, um período correspondente ao início da secagem em que a superfície do secador e o bagaço se encontravam em equilíbrio térmico com Tw aproximadamente igual a Ts, um período intermediário em que Tw era superior a Ts e um terceiro período correspondente ao término da secagem em que Tw era inferior a Ts. Pôde-se afirmar que a adesão entre o bagaço e a superfície também provocou este comportamento para as temperaturas, especialmente no primeiro período, em que o maior contato entre as fases pela capilaridade proporcionou o equilíbrio térmico entre elas. Concluiu-se assim que a adesão do bagaço à superfície do secador afetou a sua operação, especialmente na circulação de sólidos e no perfil de temperaturas em seu interior. Na secagem da levedura foi utilizado um secador tipo leito vibrofluidizado, fixando as condições vibracionais, A=0,015 m e f=500 rpm, e a alimentação de pasta em 14 mL/min, variando-se a temperatura do ar de secagem em 80 ou 100 °C, a massa de esferas de vidro em 0,5 ou 1,5 kg e a velocidade superficial do ar em 1,5umf ou 1,2 umf para avaliar o efeito destes parâmetros sobre a formação de produto, acúmulo de material, fluidodinâmica do leito e qualidade do produto. Cada ensaio de secagem teve uma duração de 30 minutos, seguidos de 30 minutos sem a alimentação de pasta para o desprendimento de material seco. Notou-se uma alteração na curva fluidodinâmica do leito para diferentes massas de inerte, sendo observada uma redução na velocidade de mínima fluidização e na queda de pressão no leito seco para uma menor altura de leito estático. Para 1,5 kg de inerte, 80 °C e 1,2 umf não foi observada a formação de produto, ao contrário dos demais ensaios com condições operacionais diferentes, evidenciando a influência destas sobre a taxa de produção, sendo a maior taxa observada ao se utilizar 1,5 kg de inerte e alimentação a 1,2 umf e 100 °C, 0,263 g/min de pó seco. No entanto, as taxas de produção alcançadas foram consideravelmente pequenas em comparação com a alimentação de pasta no secador. Ao término da secagem, pôde-se observar um baixo desprendimento de material da superfície dos inertes, máximo de 0,532 g/min. Assim, a maior parte do material alimentado no secador permaneceu retido sobre os inertes e parede da câmara de secagem, sendo um forte indicativo de que o desprendimento de material limitou a operação. A secagem foi suficiente para reduzir significativamente a umidade do material, de 90,63% em base úmida a um máximo de 8,12%. Para cada ensaio, a umidade do produto no intervalo de 10 a 20 minutos de secagem foi superior ao obtido nos 10 minutos iniciais e finais. Não se pôde obter uma relação clara entre a viabilidade celular do produto obtido e as condições operacionais.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 167721/2018-6por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6919620534872525por


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