Estudo comparativo da secagem de microalgas scenedesmus acuminatus em camada delgada e leito de jorro

Abstract

A biomassa obtida a partir do cultivo de microalgas vem se destacandono cenário biotecnológico pela possibilidade de aplicação em umaampla gama de processos. A secagem é uma etapa importante naprodução desta biomassa, pois permite a obtenção de um produto estávele estocável para posterior processamento. Neste trabalho, foi realizadoum estudo acerca do processo de secagem da microalga Scenedesmusacuminatus pelas técnicas de camada delgada e leito de jorro. Doisestudos foram realizados para a secagem em camada delgada emcamada delgada, um envolvendo a parte experimental, e o outro, amodelagem e simulação do processo. Os parâmetros investigados poresta técnica foram: temperatura de 50 e 60°C e velocidade do ar desecagem de 1 e 2 m s-1. No âmbito da secagem em leito de jorro, foirealizado o desenvolvimento da unidade experimental, bem como testesenvolvendo diferentes vazões de alimentação da biomassa (0,20, 0,25,0,30, 0,35, 0,40, 0,45, 0,50 mL min-1). A biomassa seca foi avaliada portestes de teor de proteínas e lipídios e por teste qualitativo dereidratação. Os resultados demonstraram que a secagem da biomassa emcamada delgada ocorreu principalmente durante o período de secagem àtaxa decrescente, sendo que o processo a 60°C e 2 m s-1 ocorreu nomenor tempo (450 min), com os maiores valores de constante desecagem (1,48×10-4 s-1) e difusividade efetiva (5,41×10-10 m2 s-1). Amodelagem fenomenológica e simulação realizada reproduziu de formaadequada o comportamento obtido no estudo experimental. No secadorem leito de jorro, o experimento com alimentação de 0,45 mL min-1 foiconsiderado a melhor alternativa, visto seus elevados valores derecuperação do produto (18,49 %) e eficiência na produção de pó (86,70%), e baixo valor de massa acumulada no leito (0,61 g). A biomassaseca em camada delgada e em leito de jorro apresentou teor de proteínade 31,2 e 27 %, respectivamente. A análise de teor de lipídiosevidenciou 2,3 % para a biomassa seca em camada delgada e 7,3 % paraleito de jorro. Os testes de reidratação realizados mostraram que areidratação da biomassa seca em leito de jorro foi mais eficaz, uma vezque o aspecto pastoso foi restabelecido. Para a biomassa seca emcamada delgada, grumos residuais puderam ser observados, indicandomaior dificuldade na reincorporação de água pelas células.<br>

Abstract : The biomass obtained from the culture of microalgae has been highlighting in the biotech scene by its huge potential in a wide variety of applications. The drying process is an important step in the production of biomass, because it allows obtaining stable and storable product for further processing. In this work, a study about the drying process of the microalgae Scenedesmus acuminatus in thin layer and spouted bed was conducted. Two studies were conducted for the convective drying in thin layer, one involving the experimental part, and another, the modeling and simulation process. The investigation of the drying characteristics has been conducted in the temperature of 50 and 60°C and the airflow of 1 and 2 m s-1. In the context of drying in spouted bed, it was carried out the development of the experimental unit, as well as tests involving different flow rates of biomass (0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0, 45, 0.50 ml min-1). The dried biomass was evaluated by content of protein and lipid and by a qualitative test of rehydration. The results showed that drying of the biomass in thin layer occurred mainly during the falling-rate period, and the process at 60° C and 2 m s-1 occurred in the shortest time (450 min), with higher values of drying constant (1.48×10-4 s-1) and effective diffusivity (5.41×10-10 m2 s-1). The phenomenological modeling and simulation performed reproduced properly the behavior obtained in the experimental study. The results obtained for the spouted bed dryer presented that the experiment with power flow of 0.45 mL min-1 was considered the best alternative, since its high product recovery values (18.49 %) and efficiency in the production of powder (86.70 %), and low value of accumulated mass in bed (0.61 g). The biomass dried in thin layer and spouted bed showed protein content of 31.2 and 27 %, respectively. The lipid content analysis showed 2.3 % for biomass dried in thin layer and 7.3 % for spouted bed. The rehydration tests carried out showed that the rehydration of biomass dried in spouted bed was more effective, since it restored the pasty appearance. For dry biomass in thin layer, clumps could be observed after rehydration, indicating more difficult to dissolution.