Secagem de microalgas Scenedesmus acuminatus em leito de jorro: estudo experimental e de modelagem

Abstract

A utilização de microalgas é crescente em diversas áreas de estudo por sua grande variedade e características. Neste contexto, a secagem é uma etapa importante na produção da biomassa de microalgas, pois permite a obtenção de um produto estável e estocável para posterior processamento. Com esta motivação, foi proposto um estudo acerca do processo de secagem da biomassa da espécie Scenedesmus acuminatus pela técnica de leito de jorro. Diferentes vazões de alimentação da biomassa (0,25, 0,45, 0,60 e 0,80 mL min-1) foram testadas com a temperatura do ar de secagem a 60 ºC. A modelagem fenomenológica e simulação foi realizada em um primeiro momento considerando os aspectos da fluidodinâmica do ar de secagem em estado estacionário. Em um segundo passo, adicionou-se de forma acoplada e transiente os fenômenos de transferência de calor e massa referentes à secagem. Os resultados experimentais permitiram avaliar a pertinência do modelo. Vários modelos de isotermas foram ajustados aos dados experimentais, sendo que o modelo que melhor representou esses dados foi de Oswin modificado, apresentando coeficiente de determinação igual a 0,989. A modelagem fenomenológica e simulação realizada reproduziram de forma adequada o comportamento obtido no estudo experimental, resultando nos perfis de velocidade, pressão, umidade e temperatura. Com os resultados experimentais e as simulações realizadas, nota-se que uma quantidade de sólido seco é sempre acumulada na câmara de secagem até que a alimentação seja encerrada. O produto final apresentou umidade média na faixa de 5,37 a 7,3 % em base seca que se situa na faixa permitida comercialmente. No âmbito das condições testadas, a alimentação de 0,80 mL min-1 gerou melhores desempenhos no secador, com eficiência da massa de sólido recuperado (58,27 %).<br>

Abstract : The use of microalgae is increasing in several study areas due to its great variety and characteristics. In this context, drying is an important step in the production of microalgae biomass, since it allows obtaining a stable product and storage for further processing. With this motivation, we propose a study of the drying process of microalgae Scenedesmus acuminatus by spouted bed technique. Different biomass feed flow rates (0.25, 0.45, 0.60 and 0.80 mL min-1) were tested with the temperature of the drying air at 60 °C. The phenomenological modeling and simulation was performed at first considering the aspects of fluid dynamics of the drying air in steady state. In a second step, it was added and transiently coupled heat and mass transfer phenomena related to drying. The experimental results allowed us to evaluate the relevance of the model. Several models isotherms were fitted to experimental data, and the model that best represented the data was modified Oswin, with coefficient of determination equal to 0.989. The phenomenological modeling and simulation performed correctly reproduced the behavior obtained in the experimental study, resulting in profiles of velocity, pressure, humidity and temperature. With the experimental results and the simulations carried out, it is noted that an amount of dry solid is always accumulated in the drying chamber until the feed is closed. The final product presented average humidity in the range of 5.37 to 7.3 % on a dry basis, which is in the commercially permissible range. Under the conditions tested, the feed of 0.80 mL min-1 generated better performances in the dryer, with efficiency of the recovered solid mass (58.27 %).