Simulação da difusão multicomponente durante a desidratação osmótica em maçã: determinação dos coeficientes de difusão pelo método simplex

Abstract

ResumoA perda de água e o ganho de açúcar foram modelados durante o processo de desidratação osmótica de cilindros de maçã. A transferência de soluto para a fruta e de água para a solução, foi modelada com base na 2ª Lei generalizada de Fick para difusão simultânea e resolvida por meio do método de elementos finitos utilizando o software COMSOL Multiphysics 3.2. Os coeficientes de difusão principais e cruzados, a relação entre o coeficiente de transferência de massa e o de condutividade mássica bem como o número de Biot foram determinados na simulação com a aplicação do método de otimização simplex por meio da minimização dos desvios percentuais. O valor dos desvios entre os dados experimentais e simulados foi de 5,76% para a sacarose e 2,95% para a água. A simulação, desprezando o número de Biot, indicou que a resistência externa pode ser desconsiderada no fenômeno de transferência de massa estudado. O sistema desenvolvido para simular a difusão da água e do soluto permitirá o controle e a modulação do conteúdo de açúcar nos cilindros de maçã. Palavras-chave: Difusão multicomponente, desidratação osmótica, método de elementos finitos AbstractWater loss and sugar gain were modeling during the osmotic dehydration process of cylinders of apple. The transfer of solute to the fruit and the water to the solution was based on Fick's 2nd law generalized for simultaneous diffusion and solved by the finite element method using the software COMSOL Multiphysics 3.2. The main and cross diffusion coefficients, the relationship between the mass transfer and mass conductivity coefficients, as well, the Biot number were determined on the simulation with the implementation of the simplex optimization method through minimization of the percentage deviations.

Uso Da Programação Linear Na Otimização De Processos Dentro Da Indústria De Alimentos

“…O Método SIMPLEX é fácil de ser entendido tem foco exclusivo na resolução de problemas externos que venham a existir, formado por uma série de critérios para a escolha de soluções que otimizem a função objetivo (DANTZIG & THAPA, 2006;BAZARAA, 2011;CARVALHO, 2014). Esse método é facilmente implantado em processos automatizados, pois além de rápido e de fácil aplicação, permite uma boa margem de segurança (BORSATO et al, 2010). , 1993).…”

“…Borsato et al (2010), utilizou o método na simulação da difusão multicomponente durante a desidratação osmótica em maçã, usando SIMPLEX acoplado às funções de desejabilidade, que se mostrou uma ferramenta eficaz com resultados positivos.Além disso a Programação Linear pode ser utilizada para identificar melhores opções de transporte rodoviário por tipode veículo, como Silva Neto & Caixeta Filho (2010) demonstraram em um estudo de caso de um frigorifico que se encontra na cidade de Campo Grande, buscando minimizar os custos de todo o processo de exportação da carne bovina utilizando a Programação Linear. Com todas as informações necessárias o modelo consegue determinar a quantidade e o conjunto de veículos que minimizem os custos totais envolvidos e auxiliam o gestor logístico com uma poderosa ferramenta na tomada de decisão.…”