Aplicação da abordagem euleriana granular multifásica na previsão da transferência de calor e massa na secagem do yacon
| dc.contributor.advisor | Petri Júnior, Irineu | |
| dc.contributor.co-advisor | Correa, Jefferson Luiz Gomes | |
| dc.contributor.co-advisor | Nascimento, Suellen Mendoça | |
| dc.contributor.referee | Fattori, Artemio Plana | |
| dc.contributor.referee | Nascimento, Bruna de Souza | |
| dc.contributor.referee | Silveira, Paula Giarolla | |
| dc.creator | Braga, Jônatas Henrique Guimarães | |
| dc.creator.Lattes | https://lattes.cnpq.br/3630098141440508 | |
| dc.creator.orcid | https://www.orcid.org/000900011929549X | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-05T16:19:37Z | |
| dc.date.issued | 2025-12-05 | |
| dc.description.abstract | Yacon (Smallanthus sonchifolius) is a tuberous root with high functional value, whose industrial preservation requires efficient dehydration processes that preserve its bioactive compounds. The computational simulation of this process aims to simultaneously represent the heat and mass transfer of yacon sphere drying. To this end, it was necessary to develop and validate a multiphase Eulerian-Granular approach, via Computational Fluid Dynamics (CFD), to predict the convective drying of yacon spheres. The methodology integrated experimental and numerical stages. Initially, the physical and thermophysical properties of the samples were determined, presenting values consistent with the literature, and used as input parameters in the simulation. Experimental drying for validation was performed in a forced-air tunnel dryer, varying temperatures (50 and 70 °C) and velocities (1 and 3 m s⁻¹), with the 50 °C and 1 m s⁻¹ condition selected for the simulation due to the model's high computational cost. The experimental determination of the convective heat coefficient (h) revealed a critical limitation in modeling focused solely on heat transfer: When using only the energy equation with the calibrated h, the simulated temperature diverged from real behavior, exceeding the wet-bulb temperature by failing to account for evaporative cooling. To bridge this gap, a novel coupling of the Species Transport model was implemented, treating water evaporation as a mass consumption reaction. Results initially reproduced the yacon-water loss curves and water accumulation in the air. It is concluded that the developed method successfully reproduced, initially within the simulated 0.23 s, the fundamental physical mechanisms of evaporation, constituting a novel predictive tool for drying process engineering. | |
| dc.description.acaoclimatica | 6. Eficiência energética ou inovação ambiental | |
| dc.description.areastematicasdaextensao | Tecnologia e produção | |
| dc.description.concentration | Modelagem, Simulação e Controle de Processo | |
| dc.description.ods | ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável | |
| dc.description.ods | ODS 12: Consumo e produção responsáveis | |
| dc.description.researchLine | Secagem de produtos agrícolas, Fenômenos de Transporte, Simulação Computacional de Fluidos (CFD) | |
| dc.description.resumo | O yacon (Smallanthus sonchifolius) é uma raiz tuberosa de alto valor funcional, cuja conservação industrial demanda processos de desidratação eficientes que preservem seus compostos bioativos. A simulação computacional deste processo tem como objetivo representar simultaneamente a transferência de calor e massa da secagem de esferas de yacon. Para isso, foi preciso desenvolver e validar uma abordagem Euleriana Granular multifásica, via Fluidodinâmica Computacional (CFD), para prever a secagem convectiva de esferas de yacon. A metodologia integrou etapas experimentais e numéricas. Inicialmente, as propriedades físicas e termofísicas das amostras foram determinadas, apresentando valores condizentes com a literatura, e utilizadas como parâmetros de entrada na simulação. A secagem experimental para validação foi realizada em secador de túnel de ar forçado, variando temperaturas (50 e 70 °C) e velocidades (1 e 3 m s⁻¹), sendo a condição de 50 °C e 1 m s⁻¹ selecionada para a simulação devido ao elevado custo computacional do modelo. A determinação experimental do coeficiente convectivo de calor (h) revelou uma limitação crítica nas modelagens focadas somente em transferência de calor: Ao utilizar apenas a equação de energia com o (h) calibrado, a temperatura simulada divergiu do comportamento real, ultrapassando a temperatura de bulbo úmido por não contabilizar o resfriamento evaporativo. Para solucionar essa lacuna, implementou-se de forma inédita o acoplamento do modelo de Transporte de Espécies (Species Transport), tratando a evaporação da água como uma reação de consumo de massa. Os resultados reproduziram inicialmente as perdas de umidade do yacon e o ganho de umidade no ar. Conclui-se que o método desenvolvido conseguiu reproduzir, inicialmente nos 0,23 s simulados, os mecanismos físicos fundamentais de evaporação, constituindo uma nova ferramenta preditiva para a engenharia de processos de secagem. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | |
| dc.description.tipodeimpacto | Tecnológico | |
| dc.description.tipodeimpacto | Econômicos | |
| dc.identifier.citation | BRAGA, Jônatas Henrique Guimarães. Aplicação da abordagem euleriana granular multifásica na previsão da transferência de calor e massa na secagem do yacon. 2026. 83 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufla.br/handle/1/60594 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Lavras | |
| dc.publisher.college | Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL) | |
| dc.publisher.country | brasil | |
| dc.publisher.initials | UFLA | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos | |
| dc.rights | Attribution 3.0 Brazil | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ | |
| dc.subject | Smallanthus sonchifolius | |
| dc.subject | Fluidodinâmica computacional | |
| dc.subject | Ansys Fluent | |
| dc.subject | Resfriamento evaporativo | |
| dc.subject | Species transport | |
| dc.subject | Computational fluid dynamics | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia de Alimentos | |
| dc.title | Aplicação da abordagem euleriana granular multifásica na previsão da transferência de calor e massa na secagem do yacon | |
| dc.title.alternative | Application of the eulerian-granular multiphase approach for the prediction of heat and mass transfer during yacon drying | |
| dc.type | dissertação |
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