Thermal treatments on Cassava products - Experimental and modelling study

La manioca è una coltura alla base di molte diete dei Paesi sub tropicali di Africa e Sud America. Le sue radici presentano l'inconveniente di andare incontro a degradazione entro circa 48 ore dalla raccolta a causa dell'ingente contenuto umido, e richiedono quindi trattamenti di disidratazione meccanica e termica al fine di prolungarne la conservabilità. L'essiccamento termico è un'operazione energivora che, in un ottica di industrializzazione del processo, richiede di essere ottimizzata. il primo passo in questa direzione risulta essere uno studio sperimentale del comportamento del prodotto a drying, e lo sviluppo di un modello capace di predire i risultati di tale operazione. In questa prospettiva, è stato condotto uno studio sperimentale sulla disidratazione termica di prodotti derivanti da manioca per mezzo di essiccatori in scala pilota. Allo scopo è stata impiegata un unica varietà di manioca dalla quale sono stati ricavati prodotti a diverso grado di processamento (radici grezze, macinate, macinate e pressate) di cui si presentano altresì i risultati di uno studio comparativo del comportamento del comportamento a drying. A monte dell'essiccamento è stata una caratterizzazione geometrica e strutturale dei prodotti. L'essiccazione avviene per mezzo di una convezione di aria calda le cui caratteristiche di temperatura, umidità relativa, velocità e direzione del flusso sono determinate dall'utente. Ai nostri fini le condizioni di temperatura e umidità relativa sono state le seguenti: 40°C e RH pari al 21%, 60°C e 80°C con RH pari a 8%. In base alla direzione del flusso d'aria rispetto al prodotto è stato quindi adoperato il parallel drying e il cross flow drying, con una velocità dell'aria che quasi sempre si aggira intorno agli 1.8 m/s. La parte di modellazione si è basata su un modello sviluppato da Romdhana et al.1 che considera gli scambi di materia ed energia superficiali (convezione) e interni (diffusione), dal momento che la valutazione dei numeri di Biot termico e di materia non permettevano di trascurare nessun meccanismo. L'investigazione di parametri termo-idraulici dei prodotti utili al modello quali capacità termica, conduttività e curve di adsorbimnto/desorbimento, è stata condotta per mezzo di uno studio bibliografico. Il coefficiente di diffusione è stato invece ottenuto mediante identificazione dei parametri di una equazione temperatura-dipendente per la sua definizione. La sua debole dipendenza dal contenuto umido del prodotto e dalla sua porosità è stato trascurato a beneficio un tempo di simulazione accettabile in relazione alla potenza di calcolo dei mezzi disponibili. Al fine di tale identificazione, si è reso necessario adoperare un algoritmo di minimizzazione dello scarto basato sulle cinetiche di drying ottenute nella fase sperimentale. L'identificazione ha portato ad ottenere un andamento leggermente crescente del coefficiente di diffusione con la temperatura del prodotto, con valori in un range che va da 0.4e-9 a 2.22e-9 [m^2/s], in accordo con la letteratura.