A sericicultura (criação do bicho-da-seda) é uma atividade multimilenar. Pouco a pouco, a sericicultura, vinda do Oriente, e com o avanço das pesquisas científicas e da extensão tecnológica, está se firmando em todo o mundo, tornando-se uma atividade economicamente viável, com a produção mundial de casulos verdes, bastante significativa. No Brasil, a produção deste produto está concentrada no estado de São Paulo e Paraná. O casulo verde produzido pelo Bombix mori L. é composto de três partes: a casca, a pupa (crisálida) e a exúvia (despojos). A casca do casulo é composta de 17 ~ 24% em massa, enquanto que a crisálida de 76 ~ 83%, sendo que nos casulos verdes, o teor de umidade inicial na casca é de cerca de 11 à 14% (b.u.) e para a crisálida este teor varia entre 74 à 78% (b.u.). Dada a sua grande importância, para fins de comercialização, tem-se a necessidade da secagem dos casulos do bicho-da-seda para armazenagem e posterior utilização como matéria-prima para indústria de fiação, com conseqüente exportação do fio de seda. Devido a isso, o comportamento dos casulos verdes, durante o processo de secagem tem sido. Neste sentido, esta pesquisa tem como objetivos, apresentar uma modelagem matemática e solução numérica das equações governantes, para descrever a secagem de casulos em secador de esteira e fluxos cruzados, e verificar o efeito das condições do ar de secagem sobre a cinética e aquecimento do produto.

O secador em estudo posui três zonas de secagem com sistemas independentes de aquecimento e insuflamento e exaustão de ar. O produto entra no secador, passa por cada câmara de secagem transportado por uma esteiras e sai na parte oposta do mesmo. As equações governantes que representam os balanços de massa e energia para o ar e para o produto são obtidas considerando um volume infinitesimal da camada de sólido. O casulo por sua vez foi considerado como um elipsóide de revolução. O problema em regime transiente em estudo foi solucionado, usando o método numérico de volumes finitos integrando as equações no volume de controle. Após a integração das equações diferenciais parciais (via formulação totalmente implícita), no volume e no tempo, tem-se como resultado um sistema de equações lineares, na sua forma discretizada. Para obter os resultados numéricos, um código computacional utilizando o software Mathematica^Ò foi implementado. Para analisar os efeitos das condições do ar de secagem na remoção de umidade dos casulos, algumas condições para simulações foram escolhidas de acordo com condições de um secador industrial (velocidade do ar de 0,3 m/s, temperaturas do ar de 105, 90 e 60^oC, umidades absolutas do ar de 0,0173108 kg/kg, nas três câmaras de secagem. A altura da camada de casulos foi de 0,02 m.

Para validar a metodologia, são comparados resultados numéricos do teor de umidade médio do casulo do bicho-da-seda com dados experimentais obtidos na literatura no início de cada camada ao longo do tempo. A comparação é possível porque a velocidade do produto é muito pequena com relação à velocidade do ar, u_p << w_a (u_p = 0,00133m/s). Observou-se que uma boa aproximação foi obtida. Verifica-se que a temperatura do ar de secagem praticamente é constante ao longo da camada de sólidos em aproximadamente 7500s e tem forte efeito na temperatura do produto muito maior que no teor de umidade. O aumento da temperatura do produto faz com que a taxa de secagem também aumente, devido a grande quantidade de água existente no produto no início do processo, e o casulo atinge a temperatura do ar em aproximadamente 7500 s devido sua alta capacidade calorífica. Com o intuito de não causar danos ao casulo, reduz-se a temperatura do ar em 18,18% na segunda zona do secador. Pode ser verificado ainda que, devido ao fato da temperatura do produto aumentar na primeira zona de secagem, pode-se dizer a difusão da umidade se dá no período de taxa de secagem decrescente. Altas temperaturas por tempos prolongados e altos gradientes térmicos ao longo do leito não são recomendados devido ao fato deles produzirem secagem não-uniforme, altas tensões térmicas, variação de cor e deformação no produto. Além disso, pode-se observar que, no início do processo, a umidade absoluta é alta, diminuindo ao longo do tempo devido a diminuição da perda de massa do produto. De acordo com a literatura, a velocidade do ar não afeta a remoção de umidade do casulo. Porém a temperatura do casulo é fortemente afetada durante todo o processo de secagem. Os aumentos da taxa do fluxo de ar causaram efeitos consideráveis na taxa de aquecimento do produto. Finalizando, secar é um processo de alto consumo de energia. Em recentes anos houve um desenvolvimento significativo para reduzir o consumo de energia em secadores. Este desenvolvimento tem se dado em duas direções: melhoria dos processos atuais de secagem, para os fazer consumir menos energia, e melhoria de sistemas de recuperação de calor. Neste sentido, para baixa camada de espessura do casulo e pequena umidade relativa do ar na saída do secador, o ar pode ser recirculado e usado para secar sólido e economizar energia.

Dos resultados obtidos, as seguintes conclusões podem ser sumarizadas:

a) o modelo de volumes finitos pode ser usado para simular processo de secagem em um secador de fluxo cruzado, porque se obteve um bom ajuste através da comparação entre dados numéricos e experimentais;

b) a temperatura do ar tem efeito na taxa de secagem de casulos do bicho-da-seda mais que a taxa de fluxo de ar;

c) o casulo atinge a temperatura do ar em aproximadamente 7500s, de tempo decorrido da secagem;

d) durante o processo de secagem, baixos gradientes de umidade foram obtidos dentro do leito. Isto se deve a fina espessura de camada de casulos.