Módulo de Secagem

Prévia do material em texto

5 Processos de Desidratação de Alimentos
5.1. Introdução.
	A secagem é um dos métodos mais antigos empregados para conservar os alimentos. O termo secagem é erroneamente utilizado para referir-se a operação unitária de remoção de água (ou de qualquer outro líquido) de uma substância. Isto porque esta definição engloba outras operações unitárias nas quais também ocorre a remoção de água, tais como: evaporação (concentração de soluções líquidas), centrifugação ou remoção de água mecânica, etc. Sendo assim, define-se a secagem como:
“Secagem: Operação unitária onde a remoção da água (ou de outro líquido) de uma substância na forma de vapor, para uma fase gasosa insaturada, que ocorre através de um mecanismo de vaporização térmica, numa temperatura inferior à de ebulição.
	Na operação de secagem ocorre a transferência simultânea de calor e de massa; ou seja:
Transferência de calor para fornecer o calor latente de vaporização necessário (ou de sublimação no processo de liofilização) para a evaporação da água. 
Transferência de água ou do vapor através do produto alimentício e sua separação do mesmo.
	Na secagem, reduz-se o teor de umidade do alimento até um valor muito baixo, e consequentemente sua atividade de água, obtendo-se um produto estável as deteriorações microbianas, reduzindo também as velocidades de outros mecanismos de deterioração (reações físico-químicas). Porém, além do efeito conservante, com a desidratação obtém-se uma redução do peso e volume do alimento, aumentando a economia nas operações de transporte e armazenamento do alimento. Se por um lado, um teor de umidade muito alto de um produto alimentício desidratado pode afetar negativamente sua vida de prateleira, por outro, um teor de umidade muito baixo, pode tornar o produto menos agradável e uma supersecagem pode levar a perda de nutrientes importantes. 
	A conservação de frutas e hortaliças empregando-se a desidratação implica num grande desafio, pois, devido à estrutura destes produtos a eliminação de água deve ser feita de modo que o prejuízo sobre sua qualidade seja mínimo. Isto implica, que se deseja do produto seco que ao ser reidratado resulte num produto com praticamente a mesma qualidade que o produto original. Para obter os melhores resultados na secagem de frutas e verduras os processos de transferência de massa e de calor devem ser otimizados, sendo necessária uma cuidadosa análise dos efeitos destes na estrutura do alimento. 
	Destacamos, que alimentos desidratados com baixo teor de umidade, quando no estado vitreo, o fator mais importante para sua estabilidade é a mobilidade molecular. Ou seja, na conservação de alimentos a atividade de água é um preditor da estabilidade de alimentos, principalmente para valores médios e elevados, mas, deve-se utilizar também o conceito de mobilidade molecular e transição vítrea. 
Exemplos de processos de desidratação
Secagem de sólidos: Em sólidos, parte do líquido é retida no interior do sólido. Esta umidade só pode migrar para o ar seco mediante a difusão através das fibras da parede. Uma vez que a difusão da umidade é muito lenta, o material sólido pode estar completamente seco na superfície antes de o líquido escapar completamente. Esta secagem desigual pode provocar a rachadura e empenamento do material. Estes problemas podem ser resolvidos ou minimizados estabelecendo as condições ótimas de secagem do sólido. 
Secagem de soluções: Em geral aplica-se a desidratação em spray drier, conhecido também como secagem por nebulização. Estes equipamentos possuem dispositivos de nebulização que provoca a formação de gotículas com uma certa faixa de dimensões, sendo as estas gotículas secas em contato com o ar. Na secagem de muitas soluções, a exposição das gotículas ao meio secante provoca a formação de uma carapaça resistente, parcialmente seca, o que inibe o escape da umidade. No entanto, o calor escoa com facilidade através da carapaça e evapora o líquido no interior da gotícula. O vapor produzido causa o inchamento da gotícula, muitas vezes rompendo-a e em alguns casos forma excrescências arredondadas na superfície da carapaça original. Então, as partículas secas são uma mistura de esferas e de aglomerados de esférulas ocas. 
Secagem de pastas: Na secagem de pastas pode ser empregado secador de tambores (drum drier). A suspensão grossa do produto reveste a superfície de um tambor aquecido e a ela adere durante a secagem. A espessura da camada é uma função da tensão superficial da pasta e das características de coesão da suspensão, mas não se conhecem as relações exatas entre estas grandezas. Em secadores de tambores duplos ou gêmeos a espessura pode ser controlada pela distância entre os tambores. 
5.2 EQUILÍBRIO
	A umidade contida num sólido úmido ou numa solução líquida exerce uma pressão de vapor numa extensão que depende da natureza da umidade (processo de adsorção ou dessorção), da natureza do sólido e da temperatura.
	Se um sólido úmido (ou solução) é exposto ao suprimento contínuo de um gás fresco contendo uma pressão parcial de vapor de água () fixa, o sólido poderá perder umidade por vaporização (se a pressão de vapor de água exercida pelo alimento for maior que (), processo de dessorção, ou ganhar umidade do gás (se a pressão de vapor de água exercida pelo alimento for menor que (), processo de adsorção, até que a iguale-se a . Neste instante, o sólido e o gás estão em equilíbrio, e o teor de umidade do sólido é denominado de teor de umidade de equilíbrio () para as condições dadas.
Tipos de Umidades e Definições
Porcentagem do Teor de Umidade em base úmida: O teor de umidade de um sólido ou de uma solução é geralmente descrito em termos de porcentagem do massa da umidade, e a menos que seja especificado o teor de umidade é expresso em base úmida, isto é:
Porcentagem do Teor de umidade em base seca: Expresso em:
Umidade de equilíbrio (): Corresponde ao teor de umidade em base seca de uma substância quando em equilíbrio com um ar a uma dada pressão parcial de vapor de água. A umidade de equilíbrio depende da estrutura do sólido, temperatura, pressão e umidade relativa do gás.
	Se desejamos o material mais seco temos duas opções de controle das condições do ar:
Elevar a temperatura do ar diminui-se seca mais o alimento
Diminui a Umidade relativa do ar diminui-se seca mais o alimento
Umidade Ligada: Refere-se ao conteúdo de umidade de uma substância que exerce no equilíbrio uma pressão de vapor menor que a do líquido puro na mesma temperatura.
	A água ligada corresponde a água do alimento que exerce uma pressão de vapor menor que a da água pura. Corresponde a:
 água contida dentro das paredes das células
 umidade que interage com o material celulósico
 umidade presente como uma solução líquida de porções solúveis do sólido e como uma solução sólida.
 umidade presente em pequenos capilares e fissuras através do sólido. O líquido contido nestes capilares exerce uma pressão de vapor mais baixa devido a grande curvatura da superfície formada.
 umidade adsorvida física ou quimicamente na superfície.
	Quando o material com o teor máximo de água ligada é exposto a uma atmosfera saturada o seu teor de umidade pode aumentar, e o teor de umidade em excesso do máximo da água ligada é denominado de água não ligada. 
Umidade não Ligada: Refere-se ao conteúdo de umidade de uma substância que exerce no equilíbrio uma pressão de vapor igual aquela do líquido puro na mesma temperatura.
Umidade Total: Umidade que o sólido possui no instante que é colocado no secador ().
Umidade Livre: Umidade contida por uma substância em excesso a umidade de equilíbrio.
	Apenas a umidade livre pode ser evaporada e o teor de umidade livre de um sólido depende da UR e da temperatura do ar ou gás em contato.
	Corresponde a força motriz para a transferência de massa num sólido molhado. Assim nos cálculos de secagem o que interessa é a umidade livre e não a umidade total.
	Podemos a partir destas definiçõesfazer algumas observações, tais como: 
A umidade livre pode conter umidade ligada e não ligada, ao passo que a umidade de equilíbrio contém apenas umidade ligada.
Toda umidade não ligada é livre
A distinção entre umidade ligada e não ligada depende apenas do material, enquanto a distinção entre umidade livre e umidade de equilíbrio depende do ponto em que o corpo se encontra em relação à curva de equilíbrio.
	A Figura 1 mostra os diferentes tipos de umidade numa isoterma de sorção.
Figura 1: Tipos de umidade na isoterma de sorção.
Dificuldade: definição da massa seca
- Transações comerciais: Massa seca legal corresponde a massa final do material quando em equilíbrio com o ar cuja umidade relativa é de 65% na pressão de uma atmosfera.
- Massa Seca absoluta: Massa de uma amostra do material, secada em estufa a 100-120 C, até massa constante.
- Podem-se adotar outros padrões para determinação da massa seca, dependendo do material e da finalidade a que será utilizada. 
5.3 Classificação dos materiais em função do seu comportamento na secagem.
Com relação à estrutura do material estes podem se classificados em:
Material Poroso: Em materiais porosos a umidade não ligada pode estar nos poros. Nestes materiais o movimento da umidade é relativamente livre e ocorre em consequência da interação das forças gravitacionais e das forças de tensão superficial (ou capilares).
Material Não Poroso: Em materiais não porosos a água ligada estará na superfície.
Com relação à definição de água ligada e não ligada, classifica-se em:
Material Higroscópico: Materiais que em presença de um ambiente úmido, adsorvem água sendo que a água adsorvida está na forma de água ligada. A umidade não ligada num material higroscópico corresponde a água que ultrapassa a umidade correspondente a umidade de saturação do ar. 
	Como exemplo de um material higroscópico temos os sólidos orgânicos. Esses materiais retêm a umidade como parte integral da estrutura do sólido, ou então retêm-na no interior das fibras ou de poros delgados internos. Nestas substâncias o movimento da umidade é lento e provavelmente ocorre pela difusão do líquido através do sólido. A maior parte da secagem ocorre no 2 período de taxa de secagem decrescente. Os teores de umidade no equilíbrio são em geral elevados, o que indica ser significativa a quantidade de água que é retida intimamente na estrutura do sólido ou em poros tão delgados que a sua pressão de vapor é significativamente reduzida. Em virtude de a água presente fazer parte da estrutura do sólido, os sólidos são afetados pela remoção da umidade. As camadas superficiais tendem a secar mais rapidamente que o interior. Assim quando se emprega taxa de secagens muito rápidas podem-se obter os seguintes problemas:
 A amostra pode rachar ou empenar, devido a diferenças grandes no teor de umidade do material.
 Pode-se formar um revestimento relativamente impermeável de material parcialmente seco, que inibe o prosseguimento da secagem no interior e pode acentuar a desigualdade de teores de umidade na amostra, com a tendência do material deteriorar-se.
 Formação da crosta e rompimento desta devido ao vapor gerado internamente.
	Em materiais higroscópicos o teor de umidade do sólido será significativo quando a taxa de secagem atinge o valor nulo. A umidade permanece no sólido, qualquer que seja o tempo de secagem, desde que as condições da operação não se modifiquem. A umidade que está em equilíbrio com o vapor contido no meio (ar de secagem) corresponde ao teor de umidade de equilíbrio. A umidade retida num sólido, em equilíbrio com um gás úmido, depende da estrutura do sólido, da temperatura do gás e do teor de umidade do gás e da história do sólido (ou seja se o sólido atinge o equilíbrio por dessorção ou adsorção).
Para estes materiais as condições sob as quais a secagem será realizada são críticas. 
	Como exemplos de sólidos orgânicos têm: ovos, estrato de café solúvel, cereais, amido, sangue, extrato de soja, etc.
Material Não Higroscópico: Normalmente não contém umidade ligada e toda a água presente se encontra na forma de umidade não ligada. A umidade não ligada num material não poroso encontra-se superficialmente no material. Nestes materiais os teores de umidade de equilíbrio são usualmente muito próximos ou zero.
5.4 PSICOMETRIA
	Quando no processo de secagem a água é removida pelo contato com um ar seco, de baixa umidade e aquecido, de modo que a água migra do alimento para o ar, esta migração ocorrerá apenas se o potêncial químico da água no alimento for maior que o potêncial químico da água no ar. Para determinar a taxa da transferência de massa é necessário conhecer as características do ar (mistura), tais como umidade, temperatura, umidade relativa, entalpia.
Psicometria é o estudo das misturas de ar e vapor de água, sendo seu objetivo a determinação das propriedades termodinâmicas da mistura gás-vapor (sistema ar- vapor de água). 
5.4.1 Definições:
Umidade Absoluta do ar (UA ou Y): massa de água contida em 1 kg de ar seco.
	A umidade absoluta do ar, sendo uma razão de massa, é adimensional, Y é expresso em termos de kg de vapor por kg de ar seco, ou simplesmente kg/kg. A umidade do ar é expresso por vários símbolos na literatura, tais como UA, H e Y. Adotaremos o símbolo de Y para expressar a umidade da água no ar em termos de fração mássica em base livre de água, ou seja, kg de água/kg de ar seco. 
Considerando o ar seco (gás não condensável) e a água como gases ideais, podemos aplicar a Lei do gás ideal, ou seja:
Vapor de água:			
Ar seco: 					
Considerando: ; onde P corresponde a pressão atmosférica (pressão barométrica).
Então, obtém-se:
		Y=fç(PH2O)
Umidade Relativa do ar (UR): Razão entre a fração molar do vapor de água no ar úmido e a fração molar de vapor de água no ar saturado na mesma Pressão e temperatura.
Quando UR=100% linha de saturação	 máxima quantidade possível de água no gás. 
Vamos começar a conhecer o gráfico psicrométrico
	Como o vapor de água comporta-se como se nenhum traço de ar estivesse presente (comportamento ideal), a uma pressão do vapor dada, que chamaremos de pressão de vapor parcial, a condensação se dará a mesma temperatura, na presença ou não do ar. Na realidade ocorre uma leve interação entre as moléculas do ar e da água alterando muito pouco os resultados previstos nas tabelas de vapor de água. Por exemplo:
Na tabela de água líquida e vapor saturado, tem-se
 
Para o ar úmido, tem-se
Assim, vamos considerar que a pressão de vapor da água pura, não é influenciada pela presença de um gás inerte, como o ar, ou seja, a pressão de saturação da água é essencialmente independente da pressão total do sistema. Deste modo, a pressão de vapor da água a 30C, na pressão de 101,325 kPa (1 atm) será de 4,242 kPa.
Na curva de saturação o ar está saturado com água. O ar saturado corresponde a um estado no qual uma redução da temperatura causa uma condensação do vapor de água do ar. A direita da linha de saturação o ar não é saturado (UR<100%).
 Volume especifico da mistura (m³/kg de ar seco) – Volume úmido de uma mistura de vapor de água e ar
TBS (Temperatura de bulbo seco)
PH2O
UA
Curva de Saturação
UR=100%
UR cte
TBS (Temperatura de bulbo seco)
PH2O
UA
Curva de Saturação
UR=100%
UR cte
Figura: Gráfico psicrométrico.
	Se A representa o estado do ar no gráfico psicrométrico abaixo, a temperatura deste deve ser reduzida até o valor de TPO , para ter o início da condensação. Diz-se que o ar no estado A tem uma temperatura de orvalho de TPO.
UR=100%
TPO
UA
PH2O
A
Temperatura de ponto de orvalho: Temperatura em que inicia a condensação do vapor quando a fase gasosa é resfriada sob pressão constante e umidade absoluta constante.
Temperatura de bulbo seco: 
	A temperatura do bulbo seco é a temperatura apresentada por um medidor de temperatura invariável. Sempre que não houver referência ao tipo detemperatura esta corresponde a temperatura de bulbo seco. Esta temperatura é diferente da temperatura de bulbo úmido, onde o medidor de temperatura mantém-se coberto por um pano úmido. Antes de definirmos a temperatura de bulbo úmido vamos entender o que ocorre num saturador adiabático.
Entalpia
	Propriedade termodinâmica definida por:
Definição de Entalpia: 
	Assim: 
	Como pela 1LT: 
Para processos a pressão constante (dP=0), obtém-se:
	P=cte
	Na ausência de transição de fase, o calor, denominado calor sensível, promoverá o aumento da temperatura do sistema (aumento da energia interna), sendo:
Onde:
: Calor específico a pressão constante. Calor por unidade de massa (ou mol) da substância necessário para elevar 1C (ou 1 K) a temperatura da substância.
	O calor específico do ar seco a 1 atm (101,325 kPa) dentro do intervalo de temperatura de –40 a 60 C varia de 0,977 kJkg-1K-1 até 1,022 kJkg-1K-1. Na maioria dos casos pode utilizar-se o valor médio de 1,005 kJkg-1K-1.
	Assim para o aquecimento ou resfriamento do ar seco utiliza-se:
	Ou em termos de entalpia específica (H)
Calor úmido de uma mistura ar-vapor: Quantidade de calor necessária para elevar-se 1 K a temperatura de 1 kg de ar seco mais o vapor de água presente no mesmo.
Calor específico do ar seco: 1,005 kJkg-1K-1.
Calor específico do vapor de água: 1,88 kJkg-1K-1.
	O calor úmido de uma mistura ar-vapor de água é dado por:
Onde:
Y: corresponde a umidade absoluta do ar úmido (kg de água/kg de ar seco).
cp: calor úmido da mistura ar-vapor (kJK-1kg-1 de ar seco).
Entalpia total de uma mistura de ar e água
	A entalpia total de uma mistura de 1 kg de ar mais o vapor de água é calculado como kJ/kg de ar seco. Se T0 é uma temperatura de referencia escolhida para ambos os componentes a entalpia total da mistura [e o calor sensível da mistura ar e vapor de água mais o calor latente de vaporização 0 em kJ/kg de vapor de água na temperatura T0 . Note que o estado de referencia são o ar seco e a água líquida na temperatura de T0. Deste modo a entalpia da mistura em considerando os estados de referencias especificados é dado pela relação:
Onde:
H: entalpia da mistura de ar e água kJ/kg de ar seco
Cp: Calor úmido da mistura ar-vapor de água, kJ/(K.kg de ar seco) 
	Se a temperatura T0 for considerada 0ᵒC, obtemos:
Saturação adiabática do ar.
	Este fenômeno de saturação adiabática aplica-se na secagem dos alimentos por convecção. Para entendê-lo vamos considerar o sistema do saturador adiabático apresentado na figura abaixo. O saturador adiabático corresponde a um dispositivo no qual o ar escoa através de uma câmara de água bem isolada (adiabática). O ar encontra-se em contato com uma grande superfície de água. O isolamento da câmara assegura que não existe ganho ou perda de calor com relação as vizinhanças (condições adiabáticas). Nas condições descritas anteriormente, o processo de evaporação da água no ar que produz sua saturação ao transformar em calor latente parte do calor sensível do ar que entra, é que define este processo como saturação adiabática.
	Ao atingir o equilíbrio termodinâmico a temperatura indicada pelo termômetro é denominada de temperatura de bulbo úmido
H2O
1 kg de ar seco
Ta1
1 kg de ar seco a Ta2=Tw
saturado com Ysat=Y2
Tw=TBU
Figura: Desenho esquemático de um saturado adiabático.
	A equação de saturação adiabática é obtida a partir do balanço de energia:
	Assim obtém-se:
E quando o gás sai saturado com o vapor de água
	Nesta equação Hlv depende de Ta2
	
Exemplo: Ar com TBS e TBU de respectivamente 60 C e 27,5 C e uma umidade de 0,01 kg de água/kg de ar seco, se mistura adiabaticamente com água, se resfria e umidifica até alcançar uma umidade de 0,02 kg de água/kg de ar seco. Qual a Tf do ar condicionado?
Quando se descrevem as misturas de ar-vapor utilizam-se geralmente duas temperaturas de bulbo úmido: A temperatura de bulbo úmido psicrométrica e a temperatura de bulbo úmido termodinâmica. Para o ar úmido, os valores de ambas são aproximadamente iguais, ainda que para outros sistemas gás-vapor as diferenças podem ser importantes. 
Temperatura de Bulbo úmido psicrométrica: Temperatura que se alcança quando o bulbo de um termômetro de mercúrio aberto é exposto a uma corrente de ar insaturada que flui a elevadas velocidades (ao redor de 5 m/s). Quando um pano úmido é exposto ao ar insaturado, parte da água se evapora devido à pressão de vapor do pano úmido saturado ser maior do que do ar insaturado. 
	Este processo de evaporação consome calor latente do pano úmido e produz um abaixamento da temperatura do bulbo coberto. Quando a temperatura do pano úmido diminui a valores abaixo da temperatura do bulbo seco do ar, o calor sensível do ar flui do ar até o pano e tende a aumentar sua temperatura. O estado estacionário é atingido quando o fluxo de calor do ar até o pano é igual ao calor latente de vaporização necessário para evaporar a umidade do pano. Esta temperatura de equilíbrio, indicada pelo termômetro de bulbo úmido ou por um sensor de temperatura convenientemente modificado denomina-se temperatura de bulbo úmido.
	Como mencionado anteriormente, o movimento do ar ao redor do pano úmido é essencial para que este alcance a temperatura de equilíbrio entre a temperatura do ar e a temperatura da água sob vaporização (bulbo úmido).
	Em contraste com a temperatura de bulbo úmido psicrométrica, a temperatura de bulbo úmido termodinâmica alcança-se quando o ar se satura adiabaticamente o ar úmido mediante a evaporação da água. Para o caso do ar úmido, como já citado, ambas temperaturas são quase iguais.
 O diagrama psicrométrico.
 Gráfico representando as propriedades de mistura ar-vapor para cada pressão barométrica.
 Conhecendo-se os valores das propriedades independentes, o diagrama permite determinar rapidamente todas as demais propriedades psicrométricas, que poderiam ser determinadas por expressões matemáticas adequadas. 
 As linhas oblíquas representam misturas com a mesma temperatura de bulbo úmido. Para obter-se a mesma TBU quanto maior a TBS menor deve ser a UR (ou ainda menor o teor de umidade do ar).
 As linhas de entalpia constante coincidem com as linhas de temperatura de bulbo úmido.
 As linhas de volume específico constante representam-se obliquamente, no entanto sua inclinação é diferente das linhas de temperatura de bulbo úmido.
 Para utilizar os diagramas psicrométricos é necessário conhecer qual o par de propriedades termodinâmicas são independentes Para localização do ponto no diagrama psicrométrico obtendo-se assim as demais propriedades.
Exemplos:
Seja uma mistura de ar-vapor onde:
TBS=60C
TBU=35C
Estas propriedades são independente? 
Caso você considere que sim determine as demais propriedades termodinâmicas.
Seja uma mistura de ar-vapor onde:
TBU=35C
H=129kJkg-1 de ar seco
Estas propriedades são independente? 
Caso você considere que sim determine as demais propriedades termodinâmicas.
Seja uma mistura de ar-vapor onde:
UA=20 g kg-1 de ar seco 
TBU=25C
Estas propriedades são independente? 
Caso você considere que sim determine as demais propriedades termodinâmicas.
Seja uma mistura de ar-vapor onde:
UA=40 g kg-1 de ar seco 
UR=50%
Estas propriedades são independentes? 
Caso você considere que sim determine as demais propriedades termodinâmicas.
 O diagrama psicrométrico pode ser utilizado para a análise de processos complexos de acondicionamento de ar.
Aquecimento ou resfriamento de ar
O aquecimento ou resfriamento do ar pode realizar-se sem acrescenta ou retira água, ou seja mantendo-se o teor de umidade constante. Este processo de aquecimento ou de resfriamento representa-se como uma linha horizontal no diagrama psicrométrico.
Se a mistura ar-vapor aquece-se a temperatura de bulbo seco deve aumentar , assim as condições variam de A para B. Ao contrário num processo de resfriamento as condições modificam de B para A.. 
Energianecessária para aquecer o ar úmido do estado A para o estado B.
Exemplo: 
Calcular a energia necessária para aquecer 10 m3s-1 de ar de 30C de TBS e UR de 80% até alcançar uma TBS de 80C.
Mistura de ar
Também pode se empregar o gráfico psicrométrico quando pretende-se misturar dois gases de diferentes propriedades psicrométricas para calcular as propriedades psicrométricas da mistura.
Procedimento:
Localizar as correntes que serão misturadas (A e B)
Unir os pontos das correntes de ar.
Aplicar a regra da alavanca para determinar o ponto C
Exemplo:
Com o objetivo de economizar energia, está se modificando um secador de alimentos para reutilizar parte do ar de saída. A corrente do ar de saída de 10 m3s-1 a 70 C e UR de30% mistura-se com 20 m3s-1 do ar ambiente a 30 C e UR de 60%. Determine a TBS e TU do ar misturado.
Secagem
Quando se faz passar ar quente através de um leito de alimentos granulados úmidos, o processo de secagem pode descrever-se no diagrama psicrométrico como um processo de saturação adiabática. O calor de vaporização necessário para secar o produto provém somente do ar seco (calor sensível), ou seja, não existe transmissão de calor por condução ou radiação dos arredores.
	Conforme o ar passa através da massa granulada, uma grande parte do calor sensível do ar se converte em calor latente, e portanto mais água passa ao ar no estado vapor.
	Durante um processo de saturação adiabática a temperatura do bulbo seco diminui enquanto a entalpia do gás permanece constante, o qual implica que a temperatura de bulbo úmido permanece praticamente constante. Conforme o ar ganha umidade procedente do produto sua umidade aumenta.
Exemplo: Utiliza-se ar quente a 50 C e 10% de umidade relativa para secar arroz, num secador de bandejas. O ar apresenta condições de saturação na saída do secador. Determinar a quantidade de água eliminada por kg de ar seco.
Exemplo: Na sua cidade localizada na presção de 1 atm, as temperaturas do bulbo seco e bulbo úmido do ar são iguais a 35C e 29C, respectivamente. Pergunta-se:
UR, UA , Vúmido, Cp do ar, e a temperatura do ponto de orvalho deste ar.
5.5 TEORIA BÁSICA DA SECAGEM
5.5.1 A Curva de Secagem.
	A secagem é caracterizada pela transferência simultânea de calor e de massa. O produto a ser seco é colocado em contato com o ar quente, ocorre uma transferência de calor do ar ao produto devido a diferença de temperatura existente entre eles. Simultaneamente, existe um gradiente de potencial químico da água nas fases vapor e do produto, que determina uma transferência de massa para o ar, na forma de vapor de água. Uma parte do calor que chega ao produto é utilizada para vaporizar a água. A evolução destas transferências simultâneas de calor e de massa no curso da operação de secagem faz com que esta seja dividida em três períodos, que serão descritas posteriormente.
	Na secagem, moléculas de água devem percorrer um caminho através do produto até a superfície (resistência interna a secagem) em contato com o ar de secagem. Uma vez na superfície, as moléculas de água são transferidas para o ar (resistência externa a secagem) de acordo com a diferença na pressão de vapor entre o ar e a superfície do produto. A taxa de secagem pode ser limitada (ou controlada) ou pela taxa de migração interna das moléculas de água da superfície ou pela taxa de evaporação das moléculas de água da superfície para o ar, dependendo das condições de secagem. De fato, na maioria dos alimentos ocorre uma mudança do mecanismo que controla a secagem, de uma resistência externa durante o estágio inicial (etapa de taxa constante de secagem) para uma resistência interna conforme o produto é seco (período de taxa de secagem decrescente). Quando a pressão de vapor da água na superfície do alimento alcança o mesmo valor da pressão de vapor do ar de secagem a secagem cessa, pois não existe mais a força motriz para a transferência de massa.
	Durante a secagem o movimento de água do interior do material para fora é descrito por diversos mecanismos que dependem da natureza e condições físicas do material e das condições ambientais de temperatura, pressão e umidade. Alguns dos mecanismos sugeridos para descrever a migração da água no interior do sólido são:
Difusão da água devido ao gradiente de concentração.
Difusão do vapor de água nos poros cheios de ar, devido ao gradiente de pressão parcial de vapor.
Movimento de água devido a forças capilares.
Difusão superficial.
Destes mecanismos de migração da umidade no interior de um sólido, os mais adequados para a secagem de alimentos são a teorias de capilaridade e de difusão líquida. 
	A Figura 1a representa uma curva de secagem representada pelo teor de umidade do material versus tempo. Calculando-se os valores de dX/dt da Figura 1a e considerando, a taxa de secagem dada por:
							
Onde A é a área da superfície onde ocorre a secagem e X o teor de umidade em base seca. Pode-se expressar a curva de secagem em termos de kg de água evaporada m-2s-1 versus tempo (ou versus teor de umidade do material), obtida sob condição de secagem constante, ou seja exposição de uma amostra a um ar com temperatura, umidade e velocidade do ar constantes (Figura 1b). Em geral a curva de secagem divide-se em três fases, ilustradas na Figura 1; fase inicial (ou período não estacionário-A-B), período de taxa de secagem constante (B-C), período de taxa de secagem decrescente (C-D e D-E ); descritos a seguir:
Figura 1: Curva de secagem (a) teor de umidade do material versus tempo; (b) taxa de secagem versus teor de umidade (Foust et al, 1980).
Período inicial
Período não estacionário, onde após o contanto entre o alimento a ser seco e o meio secante, a temperatura do sólido ajusta-se até atingir a temperatura do regime permanente. 
	Neste período, a taxa de secagem (velocidade de secagem) e a temperatura do sólido podem aumentar ou diminuir para chegarem a condições do regime permanente (período de taxa de secagem constante). No início do processo o produto é geralmente mais frio que o ar e a pressão parcial de vapor da água na superfície do produto é débil e por conseqüência a transferência de massa e a velocidade de secagem também o são. O calor chegando em excesso acarreta uma elevação da temperatura do produto ocorrendo um aumento de pressão e da velocidade de secagem, Este fenômeno continua até que a transferência de calor compense exatamente a transferência de massa. No caso da temperatura do ar ser inferior a do produto, esta última diminuíra até atingir o mesmo estado de equilíbrio Prado, 1998). 
	Na Figura 1b, AB e A’B representam o início de um processo de secagem para um material frio e quente respectivamente.
	O tempo deste período é geralmente pequeno, sendo comum desprezá-lo nos cálculos do tempo de secagem.
Período de taxa de secagem constante
Nesse período a secagem ocorre como se fosse a evaporação de uma massa de líquido, sem haver influência direta do sólido na taxa de secagem. Ou seja, a superfície do material a ser seco tem um nível de umidade tal que a secagem ocorre como se o sistema fosse água pura evaporando.
Neste período, o que controla a taxa de secagem é a difusão do vapor de água da superfície saturada do material através de um filme de ar estagnante no ambiente. O movimento da umidade dentro do sólido é rápido o suficiente para manter a saturação na superfície, e a velocidade de secagem é controlada pela velocidade da transferência de calor para a superfície evaporante. A velocidade da transferência de massa equilibra a velocidade de transferência de calor, e a temperatura da superfície permanece constante. E se o calor é transferido somente por convecção, a temperatura da superfície aproxima-se à temperatura de bulbo úmido. 
Durante este período como no anterior, a quantidade de água disponível dentro do produto é grande. A água evapora como água livre e a pressão de vapor da água na superfície do produto é igual a pressão de vapor da água pura na temperatura do produto. A temperatura domaterial é igual a temperatura de bulbo úmido do ar de secagem, o que implica numa taxa constante de transferência de calor que resulta numa velocidade de secagem constante. A secagem ocorre como se o sólido não estivesse presente.
O período de taxa constante é importante somente para situações em que a potência de secagem é muito baixa ou a umidade do alimento é muito alta. Muitos produtos alimentícios, tais como os vegetais não apresentam o período de taxa de secagem constante.
Este período contínua, enquanto a migração da água do interior até a superfície do produto compensar a perda de a água por evaporação na superfície. A velocidade de secagem depende das condições externas de temperatura, umidade e velocidade do ar. 
O período de taxa de secagem constante ocorre em regime permanente, onde: 
A temperatura do sólido mantém-se constante, sendo a temperatura da superfície do sólido molhado igual a temperatura do bulbo úmido do meio secante.
No interior do sólido a temperatura tende para a temperatura do bulbo úmido.
A taxa de secagem é constante.
A força motriz para a secagem no período de taxa constante é a diferença entre a pressão de vapor na superfície do alimento e a pressão de vapor do ar. 
	Durante o período de taxa constante a secagem é controlada principalmente pelas condições do ambiente. A taxa de secagem deste período depende :
Dos coeficientes de transferência de calor e de massa.
Da área de secagem e geometria da amostra
Da temperatura do ar e do teor de umidade do ar.
Da velocidade do ar de secagem
	O coeficiente de transferência de massa convectivo, que descreve como a umidade escapa da superfície é influenciado pelas condições da ar de secagem (velocidade, temperatura e UR).
	Assim, a duração deste período, quando existente, está relacionada com a velocidade do ar (que influência os coeficientes de transferência de calor e de massa), com a umidade inicial do produto, temperatura de bulbo seco e de bulbo úmido, com a forma e com a área da amostra.
	Para que a desidratação realize-se de forma adequada no período de velocidade constante o ar deve cumprir três condições:
Temperatura de bulbo seco moderadamente elevada
Baixa umidade relativa
Velocidade elevada
A camada superficial de ar que rodeia o alimento dificulta, durante a desidratação, a transferência, tanto do calor como do vapor. Sua espessura está principalmente determinada pela velocidade do ar. Se esta é demasiadamente baixa, o vapor que abandona a superfície do alimento aumenta a umidade relativa do ar circundante, reduzindo o gradiente de pressão de vapor (força motriz para a transferência de massa do vapor de água), dificultando a desidratação. De forma semelhante, se a temperatura do ar diminui ou sua umidade relativa aumenta, a velocidade de evaporação diminui e a desidratação torna-se mais lenta. 
	O final do período de taxa constante de secagem ocorre quando o teor de umidade do material atinge o teor de umidade crítico (), e corresponde ao tempo onde a migração de água para a superfície não suporta a taxa de evaporação correspondente a transferência de massa de água não ligada da superfície. 
	No processo de secagem de alimentos é difícil determinar exatamente a umidade crítica, devido ao encolhimento do produto. Alguns valores desta umidade crítica no final do período de secagem a taxa constante tem sido encontrados variando de 3,5 a 5,0 (kg de água/kg de matéria seca) para vegetais e de 5,5 a 7,7 (kg de água/kg de matéria seca para frutas) (citado por Prado, 1998).
	Quando o teor de umidade do alimento é menor que o teor de umidade crítica, a velocidade de desidratação faz-se paulatinamente mais lenta, aproximando-se de zero ao atingir o teor de umidade de equilíbrio, período este denominado de velocidade de secagem decrescente e descrito no próximo item. 
Para obter a taxa de secagem, deve-se inicialmente calcular a inclinação da curva de secagem teor de umidade versus tempo, obtendo-se posteriormente a taxa de secagem empregando a equação:
								(1)
Onde:
R: Taxa de secagem [kg de água evaporada m-2s-1]
: Fluxo molar da água [mol de água m-2s-1]
: Peso molecular da água [mol de água/18 kg de água]
ms: massa total de sólidos secos do alimento a ser seco [kg de sólidos secos]
A: área superficial do produto exposto ao ar de secagem [m2]
X: Teor de umidade [kg de água/kg do produto seco]
t: tempo [s]
	A taxa de secagem constante neste período pode ser determinada em termos do coeficiente de transferência de massa convectivo na fase gasosa e pela força motriz para a transferência de massa convectica das moléculas de água da superfície do produto para o ar de secagem , como dado pela equação: 
						(2)
Onde: 
kg: Coeficiente de transferência de massa convectivo no ar [kmol m-2s-1Pa-1].
: Pressão de vapor da água na superfície do alimento [Pa]
: Pressão de vapor da água no ar de secagem [Pa]
	Assim podemos escrever:
						(3)
A energia necessária para evaporar as moléculas de água da superfície do produto para o ar de secagem dependerá do processo de secagem utilizado. Contudo no período de taxa constante de secagem, a taxa de fornecimento de calor ao produto deve contrabalancear a quantidade de água sendo vaporizada. No caso mais simples de secadores diretos, todo o calor da secagem é fornecido pelo calor convectivo proveniente do ar de secagem que flui através do alimento. Contudo, o calor pode ser fornecido por radiação no topo da superfície, ou mesmo por microondas que causam uma transferência de calor interna no produto. Se o produto está disposto numa bandeja, apenas a superfície superior é exposta ao fluxo de ar de secagem, e a transferência de calor para o fundo do produto ocorre por uma combinação de transferência de calor convectiva e por condução. Assim, um sistema real de secagem pode envolver uma transferência de calor complexa que torna a análise da secagem bem difícil. 
	Considerando o caso mais simples, onde toda a energia na forma de calor requerida para a vaporização da umidade durante o período de taxa constante de secagem vem da transferência de calor convectiva do ar de secagem. Neste caso a taxa de transferência de calor para o produto é balanceado pela taxa de energia removida para a vaporização da umidade. A taxa de remoção de energia com a vaporização da água pode ser determinada como o produto da taxa de secagem pelo calor latente de vaporização. Ou seja, para cada molécula de água vaporizada na superfície (líquido para vapor), uma quantidade de energia equivalente ao calor latente de vaporização é requerido. Sob estas condições podemos escrever:
			(4)
Onde:
: Taxa de transferência de calor por convecção [J s-1]
: Calor latente de vaporização [J kg-1] a temperatura do bulbo úmido
h: coeficiente de transferência de calor convectivo [J s-1 m-2 K-1]
Tar: Temperatura do ar (temperatura do ar de bulbo seco) [K]
Tsup: Temperatura da superfície do alimento (temperatura de bulbo úmido do ar para secadores adiabáticos) [K].
	Durante o período de taxa constante de secagem, todo calor transferido para o produto é empregado para a vaporização da umidade. Então a temperatura permanece num valor constante dependendo do mecanismo de transferência de calor. Se a secagem ocorre apenas por convecção, a temperatura da superfície estabiliza na temperatura de bulbo úmido do ar de secagem. Ou seja, a temperatura da superfície estabiliza no ponto onde o ar está completamente saturado com a umidade. Se, contudo outros mecanismos de transferência de calor (radiação, microondas, e condução) fornecem uma parte do calor para o produto, a temperatura da superfície não mais será a temperatura de bulbo úmido. Ao invés, uma temperatura levemente maior (mas ainda constante) é atingida, algumas vezes denominada de temperatura de pseudo-bulbo-úmido.
	O período de taxa constante de secagem durará enquanto a taxa de migração de umidade do interior do produto para a superfície é suficientemente rápida de modo que a superfície seja coberta por umacamada de água. No instante onde a migração de água do interior do produto é mais lento que a da vaporização da superfície, o período de taxa constante termina, sendo o teor de umidade do produto neste ponto denominado de teor de umidade crítico. A partir deste ponto a equação (4) não é mais válida. Contudo o tempo para o período de taxa de secagem constante pode ser determinado integrando a equação (1) ou a equação (4) obtendo-se respectivamente:
								(5)
ou ainda:
							(6)
	Observe que a equação (6) apenas poderá ser aplicada quando a transferência de calor ocorrer apenas por convecção. Quando outros mecanismos de transferência de calor estiverem envolvidos no processo de secagem as equações (4) e (6) devem ser revistas para levar isso conta.
Nos cálculos de secagem essencial conhecer o coeficiente de transferência de massa que pode ser calculado pela correlação:
Sendo que para fluxo laminar paralelo a um prato plano de comprimento l:
Para estimativa do tempo de secagem no período de taxa de secagem constante pode se usar os coeficientes de transferência de massa, contudo o uso de dados de transferência de calor é mais preciso. Para o coefiente de transferência de massa: 
Onde, yw e y corresponde a fração molar da água na interface sólida e no seio da fase gasosa.
A relação entre a fração molar da água na equação anterior e a umidade do ar em termos de kg de água/kg de ar seco é:
A equação anterior pode ser escrita como:
	Correlação para o cálculo de h (coeficiente de transferência de calor convectivo). Para um gás que escoa paralelamente a superfície do material submetido á secagem e é confinado entre duas placas paralelas, tem-se:
- Quando o escoamento do ar de secagem ocorre em direção paralela a superfície de evaporação:
Deq: Corresponde a quatro vezes o raio hidráulico ou quatro vezes a área da seção de escoamento dividido pelo perímetro molhado do canal de escoamento.
G: velocidade mássica do ar de secagem kg/(h.m²), e pode ser determinada por:
Sendo:
: taxa mássica (kg/h)
vazão volumétrica (m³/h
V: velocidade do ar de secagem (m/s)
: densidade do ar de secagem
Para temperaturas do ar de 45-150ᵒCe uma velocidade mássica do ar de secagem de 2450-29300 kg/(h.m²) ou uma velocidade do ar de 0,61-7,6 m/s, e h em W/(K.m²)
Para ar perpendicular a superfície, e uma velocidade mássica do ar de secagem de 3900-19500 kg/(h.m²) ou uma velocidade do ar de 0,9-4,6 m/s, e h em W/(K.m²).
Para estimativa do tempo de secagem no período de taxa de secagem constante pode se usar os coeficientes de transferência de massa, contudo o uso de dados de transferência de calor é mais preciso. Para o coefiente de transferência de massa: 
Onde, yw e y corresponde a fração molar da água na interface sólida e no seio da fase gasosa.
A relação entre a fração molar da água na equação anterior e a umidade do ar em termos de kg de água/kg de ar seco é:
A equação anterior pode ser escrita como:
Período de taxa de secagem decrescente
O período de taxa decrescente começa quando o período de taxa constante termina, na umidade crítica. Se a umidade inicial é menor que o da umidade crítica, todo o processo de secagem ocorre no período de taxa decrescente.
Neste ponto, não existe água suficiente na superfície para manter o valor da atividade de água de um na superfície. A troca de calor não é mais compensada pela transferência de massa, a temperatura da superfície do produto aumenta e tende assintoticamente a temperatura do ar. Esta redução da taxa de secagem é às vezes interpretada como uma diminuição da superfície molhada no começo deste período, mas mais freqüentemente pelo abaixamento da pressão parcial de vapor da água na superfície. No final deste período o produto está em equilíbrio com o ar e a velocidade de secagem é nula.
Durante o período de taxa de secagem decrescente, existe um perfil de umidade no interior do alimento, dependendo das condições de secagem. O teor de umidade é mais alto no centro do produto e menor na superfície durante o período de taxa decrescente.
O mecanismo de transferência de massa interno é que controla a secagem nestas condições. O teor de umidade pode migrar dentro do alimento de diversos modos como, sendo estes descritos no item 5.5.4.
O período de taxa decrescente pode ser bem mais dilatado que o período de taxa constante, embora em geral a remoção de umidade seja bem menor.
O período de taxa decrescente divide-se em geral, para materiais higroscópicos, em duas fases distintas, período C-D e período D-E da Figura 1. A primeira, imediatamente após o ponto crítico, é frequentemente caracterizada por uma relação linear entre a taxa de secagem e o teor de umidade. A segunda fase, se caracteriza por uma curva côncava para cima no gráfico da curva de secagem em função da umidade. Para os alimentos que apresentam as duas fases do período de taxa de secagem decrescente, estas podem ser descritas como:
Primeira fase decrescente (Período C-D)
	A água livre presente no interior do produto é contínua, sem a presença de ar, e ocupa todos os poros do produto. O movimento de água do interior para a superfície ocorre por capilaridade e este mecanismo controla a velocidade de secagem. Neste período a área da superfície úmida diminui e quanto mais e mais umidade é perdida para o ar de secagem, aumentando áreas secas na superfície. Estes pontos secos ocupam cada vez maiores proporções da superfície exposta, conforme prossegue a secagem. Neste período a temperatura da superfície aumenta-se levemente, desde que algum resfriamento evaporativo ainda ocorre neste lugar. Posteriormente a superfície original do filme do líquido irá ser totalmente evaporada, ponto este que corresponderá ao teor de umidade XD. Este primeiro período da taxa de secagem decrescente pode constituir de todo o período de taxa decrescente, dependendo do material. 
	A Figura 2 ilustra o início do primeiro período de taxa decrescente para materiais porosos. A superfície fica paulatinamente mais pobre em líquido pois a velocidade do movimento do líquido para a superfície é menor que a velocidade com que a massa é transferida da superfície. 
	Quando o teor de umidade atinge o ponto D da curva de secagem, já não há na superfície qualquer área significativamente saturada no líquido, iniciando a segunda fase decrescente (veja Figura 3.a). 
Figura 2: Distribuição da umidade num leito sólido particulado, durante o primeiro período de taxa decrescente (Foust et al, 1980).
Segunda fase decrescente
	Inicia-se no ponto D (Figura 1b), quando a superfície está completamente seca, e o plano de evaporação translada para o interior do sólido. O calor necessário para a eliminar a umidade é transferido através do sólido até a frente de evaporação.
Nesta fase então o vapor é gerado em níveis mais internos da amostra sólida e difunde-se para a parte da superfície que não está saturada e contínua a difundir-se para a corrente gasosa. Este mecanismo é muito lento em comparação com a transferência convectiva que ocorre na superfície saturada. Nos teores de umidade mais baixos que os do ponto D a evaporação ocorre a partir do interior do sólido. À medida que o teor de umidade contínua a cair a distância a ser percorrida na difusão do calor e da massa aumenta até que em XE, onde atinge-se o teor de umidade de equilíbrio quando cessa-se a secagem. O teor de umidade de equilíbrio é atingido quando a pressão de vapor sobre o sólido é igual a pressão parcial de vapor do gás secante afluente.
	A secagem a partir do ponto D envolve uma distância cada vez maior para a difusão de calor e de massa. Esta situação física no caso de um leito de sólidos granulados é ilustrada na Figura 3a. Durante os períodos mais avançados da secagem, a temperatura da superfície do sólido aproxima-se rapidamente da temperatura do meio secante , uma vez que neste local ocorre muito pouco resfriamento por vaporização, mas o local onde ocorre a evaporação ainda permanece numa temperatura menore próxima a temperatura de bulbo úmido. Assim o plano de vaporização ou região dentro do alimento onde ocorre a vaporização, move-se lentamente para o interior do produto alimentício. A Figura 4 ilustra os perfis de temperatura da superfície e do interior do produto durante a secagem. No final da secagem, a umidade presente está em pequenas bolsas, em poros pequenos, espalhados por todo o sólido conforme ilustrado na Figura 3b. 
Figura 3: (a) Distribuição da umidade num leito de sólido particulado durante o segundo período de taxa decrescente; (b) e no final do processo de secagem (Foust et al, 1980).
Figura 4: Variação da temperatura da superfície e interna do produto durante a secagem, CRP: período de taxa de secagem constante e FRP: período de taxa de secagem decrescente (Heldman & Hartel, 1997).
	Segundo alguns autores nesta fase a remoção de água da superfície de evaporação provoca a entrada de ar no interior do produto, o que dá origem a bolsas de ar que ficam dispersa na fase líquida dentro do poros. Nesta fase o escoamento capilar ocorre apenas em alguns pontos localizados. 
Para a beterraba, Vaccarezza & Chirife (1975) sugeriram dois diferentes mecanismos de transporte no período de taxa de secagem decrescente: fluxo capilar e difusão líquida. Segundo estes pesquisadores a taxa de secagem da beterraba é afetada principalmente pela temperatura de secagem e tamanho da partícula, e em menor grau pela velocidade do ar. 
	Os alimentos não higroscópicos apresentam apenas uma zona de velocidade decrescente, e o seu teor de umidade final ao da secagem atinge o valor de zero, porém alimentos higroscópicos possuem, em geral, duas zonas de secagem decrescente.
- Cálculo do tempo de secagem para a região de taxa de secagem decrescente.
(1) Método usando a integração numérica
O tempo de secagem é determinado usando a equação 
No período de taxa de secagem decrescente R varia com X, deste modo o tempo pode ser obtido calculando-se inicialmente a integral da equação anterior plotando 1/R versus X e calculando a área abaixo da curva usando um método gráfico ou um método numérico
(2) Métodos de cálculos do tempo de secagem para casos especiais no período de taxa de secagem decrescente
Caso a taxa de secagem seja uma função linear de X, sendo dada por
Derivando a equação anterior: 
Onde o valor de Xeq=-b/a
Calculando o valor de a, tem-se:
Em geral, a equação deve ser empregada no cálculo apenas do tempo de taxa de secagem decrescente quando X varia de Xc até Xeq, deste modo, a equação fica para Xc<Xf<Xeq:
5.5.2 Transferência de Calor
	O calor necessário para a desidratação de um produto alimentício pode ser suprido pelos diferentes mecanismos de transferência de calor (condução, convecção e radiação).
Convecção: Um gás de arraste, geralmente o ar, fornece calor para a evaporação do líquido, isto é, ocorre uma conversão de calor sensível em calor latente. O gás de arraste subseqüentemente remove o material volátil.
Condução: 
O calor é fornecido indiretamente e o gás de arraste serve apenas para remover o líquido evaporado. Tipicamente o gás de arraste corresponde a 10% da quantidade empregada no processo convectivo.
Radiação: Este tipo de secagem pode ser não penetrante, empregando-se radiação infravermelha, ou penetrante, empregando-se microondas.Vale lembrar que para o material ser efetivamente evaporada por microondas a molécula a ser evaporada deve ter um dipolo, tal como a água. A secagem por microondas é o único processo no qual calor é fornecido dentro do material sendo seco em lugar de ter que o calor difundir no material. Também, é necessário um gás de arraste para remover o líquido evaporado. 
	Geralmente uma combinação de dois ou mais mecanismos são encontrados em muitos desidratadores
Equação para o período de taxa de secagem constante considerando transferência de calor combinada (Convecção+Radiação+Condução)
Considerando o sistema ilustrado na figura abaixo, onde ocorre a secagem de um produto em contato com uma superfície metálica, e que recebe calor por radiação.
Onde:
 taxa de transferência de calor por convecção do gás (T) para a superfície do alimento (Ts)
 taxa de transferência de calor por radiação da superfície a temperatura Tr para a superfície do alimento (Ts)
Onde hr é calculado por:
Onde, 
A equação da taxa de transferência de massa pode ser escrita como:
Onde Y é a umidade absoluta do ar expresso em kg de água por kg de ar seco.
E a taxa de transferência de calor no período de taxa de secagem constante
Quando a transferência de calor por radiação e condução são desprezíveis, a Ts, temperatura da superfície do alimento, será a temperatura de bulbo úmido. Em situações onde existem a transferência de calor por condução e radiação Ts será um valor acima da temperatura de bulbo úmido do gás (Ts>Tbu).
 5.5.3 Gradientes de temperatura em materiais durante a secagem
	A temperatura do produto submetido à secagem durante o período de taxa constante de secagem é constante e corresponde ao valor da temperatura do bulbo úmido (secadores adiabáticos). A desidratação nos períodos de taxa de secagem decrescente é um processo no estado não estacionário não apenas com respeito aos gradientes de umidade mas também com respeito a temperatura. A temperatura no início do período de taxa decrescente de secagem é igual a temperatura de bulbo úmido e aumenta através do período de taxa decrescente até atingir a temperatura de bulbo seco do ar de secagem (ver Figura 4)
5.6 Cálculo de Secadores
5.6.1 Balanço de massa e de energia em secadores contínuos sem recirculação de ar
Na figura abaixo tem-se um diagrama de fluxo de um processo de secagem num secador contínuo onde o gás flui em contracorrente com o fluxo dos sólidos a serem secos. O sólido entra no secador numa taxa de Ls dado em kg de sólidos seco/h, com uma umidade X1 em base seca. O sólido sai do secador com valor X2 de umidade e na temperatura T2. O gás entra numa taxa de G expressa em kg de ar seco/h, tendo uma umidade absoluta de Y2 (kg de água / kg de ar seco) e temperatura T2,gás . E na saída o gás tem uma umidade de Y1 e temperatura T1,gás
Y
Y
Aplicando um balanço de massa para a água no secador tem-se: 
Onde: 
Ls: taxa de sólidos secos na secador (kg de matéria seca h-¹.
G: taxa de massa de ar seco (kg de ar seco h-¹).
Para o balanço de energia será considerado T0 como a temperatura de referência. Para o sólido, a entalpia será a entalpia da matéria seca mais a entalpia da água líquida considerada como umidade livre, deste modo a entalpia de um solido úmido é:
Onde:
Hs: entalpia do material a ser seco kJ/kg de matéria seca
Cp,s: Calor específico do sólido seco, kJ/(K.kg de matéria seca)
Cp,água: Calor específico da água líquida, kJ/(K.kg de água)
A entalpia de uma mistura de ar e água é dada por: 
Onde:
HG: entalpia da mistura de ar e água kJ/kg de ar seco
Cp,G: Calor úmido da mistura ar-vapor de água, kJ/(K.kg de ar seco) 
: calor latente de vaporização na temperatura de referência T0.
	
Se T0 =0ᵒC, obtemos:
O balanço de energia no secador será:
Onde Q é o calor perdido pelo sistema em kJ/h, sendo que em processos adiabáticos o valor é zero. Se o calor e adicionado ao secador, então Q é negativo.
Exemplo 1: Um secador contínuo em contracorrente está sendo usado para secar 453,6 kg de sólidos secos/h, contendo 0,04 kg de umidade total/kg de sólido seco para um valor de 0,002 kg de umidade/kg de sólido seco. O material sólido granular entra no secador a 26,7C e será descarregado a 62,8C. A capacidade calorífica do sólido seco é de 1,465 kJ/kgK, que é considerado constante. Ar de secagem entra a 93,3C, tendo uma umidade de 0,01 kg de água/kg de ar seco, e sai do secador a 37,8C. Calcule a taxa do ar de secagem e a umidade na saída, assumindo que não existam perdas de calor do secador para o meio ambiente.
Balanço de massa e de energia em secadorescontínuos com recirculação de ar
	O ar que sai de um secador tem uma umidade maior do que o da entrada, mas em geral sua temperatura ainda é elevada. Por esta razão a energia contida nesta corrente é usualmente usada através da recirculação do ar. Esta corrente de ar é misturada com uma corrente de ar seco e, antes de entrar no secador, passa através de um aquecedor para aumentar sua entalpia. 
Figura: Fluxograma de um secador com recirculação do ar
Neste caso tem se o seguinte balanço de massa para a água no aquecedor
E o balanço de energia no secador:
E no secador, o balanço de massa de água:
E o balanço de energia no secador:
Exemplo 2:
Um material úmido alimentado num secador contínuo contém 50% de umidade em base úmida, e será seco a 27% de umidade em base úmida por um fluxo de ar em contracorrente. O produto seco sai do secador numa taxa de 907,2 kg.h-1. Ar fresco está a 25,6 C e tem uma umidade de 0,0007 kg de água/kg de ar seco. O ar úmido sai do secador a 37,8C é umidade de 0,020 e parte deste ar é recirculado e misturado com ar fresco antes de entrar no aquecedor. A mistura do ar aquecido entra no secador a 65,6C e umidade de 0,010 kg de agua/kg de ar seco. Calcule o fluxo do ar, a porcentagem do que que sai do secador e que é reciclado, e o calor adicionado no aquecedor e o calor perdido no secador. 
5. Transporte de água em alimentos
	A água pode ser transportada num alimento ou como um líquido ou como um vapor por diferentes mecanismos, e sob certas condições de secagem, e dependendo do produto, uma ou mais destes mecanismos podem prevalecer.
	A migração interna da umidade de acordo com a estrutura do sólido, dividido em 3 grupos:
Grupo 1: Produtos não porosos Soluções Líquidas e géis
	Exemplo: leite extrato, sucos, gelatinas
Grupo 2: Produtos porosos e não higroscópicos
	Exemplo: leito de cristais
Grupo 3: Produtos porosos e higroscópicos
	Exemplo: tecido vegetal e animal
	Os mecanismos de transferência de água podem ser:
1) Difusão líquida ou fluxo difusional. No estado líquido, transporte pode ocorrer devido a gradientes de concentração que são desenvolvidos quando a água evapora da superfície, portanto diminuindo sua concentração (ou aumentando a concentração dos solutos). A taxa na qual a difusão ocorre depende da natureza do produto alimentício, temperatura e do gradiente de concentração de umidade e em descrito pela Lei de Fick, que também é empregada para calcular a difusividade efetiva. 
	Os modelos de difusão líquida têm apresentado bons resultados em aplicações de secagem de grãos, frutas e cereais, provavelmente , devido ao fato destes produtos não apresentarem um período de taxa constante de secagem, permitindo concluir-se que o processo é totalmente controlado pelas condições internas do material. Para produtos com elevado teor de água inicial como frutas e vegetais, os modelos de secagem, baseados na equação de difusão líquida tem dados bons resultados (Prado, 1998). 
	Para alimentos do grupo I (produtos não porosos), o movimento da umidade se dá exclusivamente por difusão de água no estado líquido. A evaporação se dá na superfície e a água chega a ela pelo movimento lento de difusão. A não ser quando o o sólido for muito pequeno, a principal resistência a transferência de massa está no interior do alimento (Bi>>10) e a concentração na superfície está em equilíbrio com o ar de secagem. Forma-se grandes gradientes de concentração no interior do alimento. O processo de secagem contínua até que o sólido esteja em equilíbrio com o ar de secagem. A lei de Fick funciona bem nestes casos, havendo trabalhos que tentam descrever alguns problemas de influência nos valores da difusividade, tais como: a influência do teor de umidade do material, da temperatura, do encolhimento do material durante a secagem.
2) Difusão de vapor. Às vezes, vaporização pode ocorrer abaixo da superfície do produto (tipicamente em tempos de secagem longos). Neste ponto, moléculas da água na forma de vapor devem difundir através do alimento para o ar de secagem. Difusão de vapor ocorre devido a uma diferença na pressão de vapor. Harmathy (1969) trabalhando com meios capilares porosos demonstrou que a transferência de massa no período de taxa decrescente de secagem ocorre unicamente na forma de vapor (citado por Prado, 1998).
3) Fluxo capilar
	Outro mecanismo importante pelo qual ocorre o transporte de água dentro do alimento é pelas forças capilares que podem influenciar a mobilidade molecular dentro da estrutura de um produto alimentício, de natureza porosa. Dependendo da natureza e orientação da matriz porosa do alimento, o fluxo por capilaridade pode aumentar ou impedir a migração da umidade por outros mecanismos. 
Produtos porosos, principalmente nos não higroscópicos, isto é, produtos nos quais a umidade apresenta como umidade não ligada, o principal mecanismo de movimento do líquido é por ação capilar. Sabemos que quando o líquido molha a parede, ele é capaz de subir por um capilar, atingindo uma posição máxima de equilíbrio (h). Observa-se que o líquido ascende à altura h num capilar de raio r como ilustrado na Figura 5. O tubo está aberto para a Patm no topo. A força que mantém a ascensão do líquido é a componente vertical da força devido a tensão superficial (Fcos). Uma vez que o comprimento do capilar de contato (anel) é 2r, esta força vertical é dada por: 
Desprezando-se a pequena curvatura na superfície, o volume do líquido no capilar é dado por: .
A força resultante devido a tensão superficial é igual ao peso do volume preenchido do capilar, ou seja:
Rearranjando, obtém-se:
Onde:
h: altura do líquido no capilar
: tensão superficial do líquido
: densidade do líquido
r: raio do capilar
	Deste modo, quanto menor, ou mais fino o capilar, maior é à força de sucção e portanto maior a altura a altura atingida.
	A capilaridade é um fenômeno, segundo alguns pesquisadores, importante em alimentos porosos de alto teor de umidade, desde exista líquido suficiente para preencher o poro, formando o menisco. Quando não existe líquido suficiente, e ele apenas é absorvido pelas superfícies internas do poro, não vai haver força capilar.
r
h
F
Figura 5: Efeito da Capilaridade
A secagem por capilaridade foi ilustrada pelas Figuras 2 e 3, apresentadas e discutidas por Foust et al. (1989). Relembrando o que foi discutido, no início do processo de secagem, há uma secagem na superfície do leito poroso, e tudo esta a temperatura de bulbo úmido. A medida que a água evapora deixando o sólido, acontece um fenômeno curioso: Os poros maiores vão secando primeiro. O líquido nos poros pequenos tem maior força de sucção capilar e o menisco vai se mantendo neles às custas dos poros maiores (Figura 2). Atinge-se um ponto, quando toda a superfície estará seca (Figura 3), e a frente de evaporação penetra pelo interior do leito. Esta frente não é plana, pois vai acompanhando as regiões de estrangulamento. O vapor de água difunde então pelos poros abertos. A secagem ocorre agora por uma combinação de capilaridade na zona úmida, e difusão de vapor de água, na zona seca. A temperatura de bulbo úmido também penetrou pelo sólido, acompanhando a frente de evaporação. A frente sólida já seca em contato com o ar, sofre uma elevação da temperatura aproximando-se do valor da temperatura de bulbo seco do ar, e existe um gradiente ao longo da parte seca do produto, que segundo alguns autores é desprezível. No final da secagem a frente de evaporação atingiu o fim da camada. Existem apenas alguns pontos isolados, que retém água. São os poros de menores dimensões. Com o tempo estes também vão desaparecer e todo o leito estará seco e na temperatura do ar.
Fluxo de pressão. Diferenças na pressão entre o ar de secagem e a estrutura interna do alimento podem causar uma migração de umidade.
Fluxo térmico. Diferenças na temperatura entrem a superfície do alimento e dentro do alimento, que podem ser particularmente importantes duranteos últimos estágios de secagem, podem causar migração de umidade para a superfície. Conhecido como efeito Soret.
	Durante a secagem, um ou mais destes mecanismos podem ser aplicados, e a contribuição relativa de cada mecanismo pode varia durante o processo de secagem. Por exemplo, nos estágios iniciais do período de taxa decrescente , fluxo capilar e/ou difusão líquida podem estar controlando o mecanismo de transferência de massa interna, contudo durante os últimos estágios de secagem uma combinação de fluxo térmico e difusão de vapor podem estar controlando o processo de secagem. Deste modo é difícil predizer as taxas de secagem no período de taxa decrescente. 
O fluxo devido ao capilar num sistema complexo de capilares, tais como os existentes em alimentos, é difícil de calcular e também é difícil diferenciar entre fluxo devido a capilaridade e aquele devido ao gradientes de concentração.
Uma aproximação comum é descrever empiricamente a secagem no período de taxa decrescente usando um coeficiente de difusividade efetivo, Def,, que é uma combinação de todos mecanismos de transferência de massa interna. Def, é frequentemente determinada pela medida da taxa de secagem experimental e ajuste dos dados experimentais a equação de difusão no estado não estacionário. A equação da difusão para o estado não estacionário pode ser escrita, para a secagem de uma partícula considerando sistema unidimensional (direção x) por:
									
Onde, x corresponde a dimensão da espessura do filme de secagem na qual ocorre a transferência de massa.
	A predição dos tempos de secagem no período decrescente é extremamente difícil devido a diversas razões tais como:
A difusividade efetiva da umidade dentro do produto alimentício pode variar durante o período de taxa decrescente conforme o mecanismo de transferência de massa predominante mude. 
A temperatura do produto alimentício geralmente aumenta durante o período de taxa decrescente e esta muda a taxa de difusão e pode assim alterar outros mecanismos de transferência de massa internos. 
Conforme muitos produtos perdem umidade eles encolhem, e esta redução do volume pode afetar os mecanismos de transferência de massa. 
Reações físicas e ou químicas no alimento durante a secagem tendem a ocorrer durante o período de taxa decrescente devido ao aumento da temperatura. Por exemplo, uma camada superficial ou crosta pode ser formada o que inibe grandemente a migração de umidade.
	
5.5.5 Efeitos da secagem sobre os alimentos
Problemas Técnicos Ligados a Desidratação
Riscos de alterações da qualidade nutritiva e sobretudo organolépticas
Perdas de vitaminas
Reações de escurecimento
Insolubilização de proteínas
Perdas de compostos aromáticos, que em geral são mais voláteis que a água. Diminui-se este efeito realizando a secagem a temperaturas baixas (liofilização) ou com tempos curtos (spray drier)
Considerável consumo de energia
Alteração da textura do alimento. 
 Textura 
A principal causa da alteração da qualidade dos alimentos desidratados deve-se as modificações que ocorrem na textura deste. O tipo de pré-tratamento e a intensidade com a que se aplica (por ex. a adição de cloreto de cálcio a água de escaldamento), a intensidade da redução de tamanhos, o processo de pelagem são todas operações que afetam a textura das frutas e verduras desidratadas. 
	Nos alimentos adequadamente branqueados as perdas de textura são provocadas pela gelatinização do amido, a cristalização da celulose e por tensões internas provocadas por variações localizadas no teor de umidade durante a desidratação.
	As células vivas de origem animal e vegetal exibem um comportamento, denominado de turgor, onde o líquido contido nestas células distende a parede celular e esta por sua vez comprime o líquido contido nela. Durante a secagem, ao se retirar à água diminui-se a tensão que o líquido exerce contra a parede celular. Esta diminuição da tensão, provocará o encolhimento do material (Prado, 1998). Estas tensões dão lugares a rupturas e compressões que provocam distorções permanentes nas células, relativamente rígidas, conferindo ao alimento um aspecto enrugado. Na reidratação destes alimentos absorve-se água mais lentamente e estes não chegam a adquirir de novo a textura firme característica da matéria-prima original. O grau de contração varia muito de acordo com o alimento. 
	A desidratação da carne provoca modificações drásticas em sua textura, que não se produzem por outros métodos de conservação. Estas modificações produzem se pela agregação e desnaturação das proteínas, que perdem sua capacidade de retenção de umidade, o que provoca um endurecimento do tecido muscular. 
(4) Carapaça resistente ou crosta dura (em inglês: "case hardening", em espanhol: "acortezamiento") 
	A temperatura e a velocidade de desidratação exercem um efeito determinante sobre a textura dos alimentos, e um destes efeitos é na formação de uma carapaça na superfície deste. Em geral, as velocidades de desidratação rápidas e as temperaturas mais elevadas provocam maiores modificações que velocidades de desidratação mais lentas e temperaturas mais baixas. À medida que a água vai eliminando-se, os solutos deslocam-se para a superfície do alimento (devido ao mecanismo de fluxo capilar em materiais porosos).
	A evaporação da água faz que a concentração dos solutos na superfície aumente. As temperaturas elevadas (em especial durante a desidratação de frutas, pescado, e carnes) provocam modificações físicas e químicas complexas na superfície do alimento que conduzem a formação de uma camada dura superficial e impermeável. Este fenômeno denominado de formação de uma carapaça, reduz a velocidade de desidratação e obtém-se um produto que é seco na superfície e úmido no seu interior. Este efeito pode ser minimizado controlando os parâmetros da desidratação para evitar que se produza um gradiente excessivamente elevado entre o teor de umidade na superfície e no interior.
Em alimentos do Grupo I, ocorre um gradiente de temperatura no interior do sólido que vai afetar a difusividade e a atividade local da água. Esta variação da difusividade com a temperatura e umidade explica também a formação da carapaça ou crosta dura e impermeável na superfície de muitos produtos quando secos rapidamente. É também chamado de casca endurecida, sendo mais familiar o termo inglês “case hardening”. Ao secarmos o alimento rapidamente, abaixa se a concentração de água junto a superfície até valores que podem ser próximos a X=0,1. O interior, devido a baixa produtividade continuará muito próximo ao conteúdo original de umidade. No interior, portanto a difusividade será em torno de 10-9 m2s-1 e na sua superfície próximo a 10-12 m2s-1. A difusividade será 1000 vezes menor na superfície. Neste caso, para todos os efeitos práticos, podemos considera o sólido como impermeável à água. A água tem dificuldade para sair, mas o calor continua penetrando, aquecendo o alimento. Se a temperatura do ar for bem superior a 100 °C, havendo a produção interior de vapor de água que por sua vez aumentará a pressão interna, chegará um ponto no qual a pressão será suficiente para romper e explodir a casca. Isto acontece por exemplo na atomização do leite. Já nos casos comuns (Tar<100°C) o que teremos será uma secagem muito lenta e anti-econômica, acompanhada de deformações e fissuras do sólido. Para estes casos, é conveniente e mais rápido secar lentamente no início usando ar com alta umidade relativa e baixa temperatura. Isto é feito como o macarrão, por exemplo. 
	Como já citado, a formação da crosta dura também é muito importante para alimentos porosos. Com estes, existem outros fatores que atuam. Alguns autores citam que nos alimentos do grupo I também existem movimentos de sólidos solúveis, que migram a superfície arrastados pela água, e portanto auxiliam o endurecimento. Esta idéia é falsa. Devido ao gradiente de concentração, as migrações dos sólidos solúveis nos alimentos do grupo I, serão opostas ao da água, ou seja para o interiorda partícula. É a capilaridade que desloca os solutos para a superfície, e não a difusão. Em matérias porosos onde na solução contida nos poros tem-se sólidos dissolvidos, se ocorre a migração da água por capilaridade ela levará os sólidos consigo. A solução secará na superfície, sobrando apenas os sólidos solúveis que ajudarão a entupir os poros, intensificado o fenômeno da formação da carapaça. Produtos como carne, peixe, e frutas são muito sensíveis a formação da carapaça. Mas curiosamente, a maioria dos legumes, cortados em pedaços não apresentam o fenômeno da formação da carapaça. Todo este fenômeno ainda não estão bem esclarecidos, mas a estrutura celular certamente tem um papel importante. As frutas tem estrutura celular similar aos legumes, mas o alto teor de açúcares nas mesmas, ajudam a formar esta crosta resistente a difusão. 
(5)Encolhimento volumétrico (shrinkage) 
.	Um outro problema a ser considerado no processo de secagem é o da contração de volume, encolhimento ou shrinkage. Em alimentos do grupo I haverá uma contração inicial do volume, que segundo pesquisadores, proporcional ao volume de água removido durante o processo de secagem. Quando a concentração de sólidos na superfície atingir certo valor limite entretanto, ela ficará rígida e oferecerá resistências a futuras contrações. O resultado final dependerá do ar de secagem e do tipo de sólido. 
	Medidas experimentais de perda de água de produtos alimentícios na secagem convectiva indicam que a taxa de secagem destes produtos diminuem desde o início do processo. Deste modo, diversos são os relatos experimentais do processo de secagem de alimentos que não relatam o período de taxa constante de secagem, o qual é influenciado pelas condições externas de transferência de água. Iniciando, assim, o processo de secagem na etapa decrescente de secagem, onde o processo é controlado pela transferência de massa interna ao produto (difusão no produto). Porém, para alguns produtos de alta umidade, tais como vegetais e cogumelos, esta teoria da secagem convectiva (não existência do período de taxa de secagem constante) não é compatível com os dados experimentais. Segundo Pabis (1999) para estes produtos, na etapa inicial da secagem a transferência externa de calor influência o processo de secagem. Devido ao teor de umidade elevado destes produtos, e de acordo com a teoria de secagem, seria de se esperar a existência do período de taxa constante de secagem. Neste período o curso do processo é controlado não pela transferência interna da água no produto (difusão) mas pelas condições externas, tais como a temperatura e umidade relativa do ar, velocidade do ar, massa do produto seco, calor latente (ver equação 4). Porém os resultados experimentais destes pesquisadores na secagem destes produtos mostram que no início do processo estas variáveis influenciam o processo, apesar da taxa de secagem ser decrescente. Estes pesquisadores concluíram que para estes produtos existe o primeiro estágio da secagem (etapa de taxa de secagem constante), mesmo sendo evidente neste período uma diminuição da taxa de secagem dos produtos, devendo ser considerado o efeito do encolhimento do produto. Ou seja, durante o curso da secagem de um produto que sofre um encolhimento da área superficial durante a secagem a taxa de secagem deste pode diminuir mesmo antes de completar o primeiro estágio de secagem, caracterizado pela vaporização da água não ligada e temperatura de superfície do produto igual a temperatura de bulbo úmido. 
	Assim, em muitos processos de secagem o efeito do encolhimento do produto pode estar mascarando o período de taxa de secagem constante, uma vez que, com o encolhimento do produto tem-se uma redução da área de transferência de massa, e conseqüentemente da taxa.
Obs: No trabalho de Pabis (1999) a taxa de secagem é definida como kg de água (kg de sólidos secos)-1 min-1.
5.5.6 Transição Vítrea versus Desidratação
Produtos secos obtidos da maioria dos processos comuns de secagem estão predominantemente no estado vítreo. A mobilidade da matriz sólida deste estado é altamente limitada. Para o produto ser estável por longos períodos de armazenamento, este estado físico não deve alterado com o tempo. Quando a temperatura está acima da temperatura de transição vítrea, ocorrerá a transição vítrea e o alimento passara para o estado amorfo gomoso. Neste estado, a mobilidade molecular da matriz dos reagentes é acelerada, o que resulta no aumento das taxas de mudanças físico-químicas nos produtos secos, tais como aglomeração, pegajosidade, colapso, caking, cristalização, perdas de voláteis, escurecimento e oxidação. Estas mudanças possuem uma importante influência na qualidade dos produtos secos durante o processamento e no armazenamento
Secagem é um das operações de processamento de alimentos mais utilizadas. Existem diversas técnicas de secagem, sendo as principais: uso de ar quente (leitos fixos ou fluidizados), spray drying (atomização) e liofilização. Nas condições em que ocorrem os processos de desidratação, uma quantidade significativa de material permanece no estado amorfo, provocado pela rápida remoção da água e um tempo insuficiente para a cristalização ocorrer. Dependendo da taxa de secagem, o produto desidratado pode ser constituído de algum material cristalino. Isto contudo será influenciado pelas condições de processamento, composição e propriedades dos constituintes presentes (Bhandari & Howes, 1999).
Os métodos tradicionais de desidratação, quando aplicados a materiais com natureza biológica, provocam uma série de modificações indesejáveis, do seguinte tipo: a) colapso estrutural pronunciado do material sólido remanescente, b) migração de constituintes solúveis à superfície do sólido durante a secagem, c) formação de uma camada superficial impermeável na superfície do material sólido (crosta), afetando as características de desidratação e reconstituição, d) perda excessiva de constituintes voláteis e degradação dos componentes termo-sensíveis, e) redução da capacidade de reidratação e instantaneização em consequência das modificações descritas. A maioria destes problemas são resolvidos pelo processo de liofilização.
Muitos atributos de qualidade estão relacionados ao estado físico dos ingredientes no produto desidratado. Componentes minoritários, tais como flavours, vitaminas, enzimas e microorganismos no produto desidratado são encapsulados em uma matriz de ingredientes amorfos maiores. Qualquer mudança no estado físico do produto tem a possibilidade de afetar as características físico-químicas destes componentes menores assim como dos componentes principais do produto. Dois fatores que causam estas mudanças estruturais das partes amorfas da estrutura são armazenamento em altas umidades (o aumento da umidade do material provoca a redução da deste) e a temperatura do produto. Como já discutido, quando o produto esta acima da sua , a sua estrutura de sólido vítreo amorfo começa a mudar para um estado gomoso, mudança esta que influencia o processo e qualidade físico-química dos produtos. 
A retenção de aromas durante a secagem e armazenamento de materiais secos podem ser relacionados a mudanças estruturais e especialmente ao colapso e pegajosidade durante liofilização, spray drying e armazenamento de materiais desidratados. 
Materiais desidratados amorfos com grandes áreas interna superficiais, tais como alimentos desidratados por spray-dryer, e liofilizados, são higroscópicos, o que causa dificuldades durante processamento e armazenamento. Segundo Sloam & Labuza (1975) açúcares no estado cristalino possuem uma menor possibilidade de ligação com as moléculas de água, por haver uma maior organização e rigidez dos sólidos, ao passo que no estado amorfo há uma maior exposição dos grupos funcionais a umidade e conseqüentemente uma maior absorção de água.
Açúcares na forma amorfa, possuem uma instabilidade elevada, sendo capazes de sofrer o fenômeno de recristalização mediante a absorção de pequenas quantidades de água. O conhecimento