determinam várias condições de secagem. Uma vez que o produto é colocado em contato com ar quente, ocorre uma transferência do calor do ar ao produto sob o efeito da diferença de temperatura existente entre eles. Simultaneamente, a diferença de pressão parcial de vapor de água existente entre o ar e a superfície do produto determina a transferência de vapor no ar. Quando a secagem é baseada na transferência de calor e massa, o processo é divido em três períodos (DAUDIN, 1983; BROOKER et al., 1992).
Período de indução: representa o início da secagem. Nesse período ocorre aumento gradual da temperatura do produto e da pressão interna de vapor de água. Este fenômeno continua até que a transferência de calor compense exatamente a transferência de massa. A duração deste período é insignificante em relação ao período total de secagem.
Período de taxa constante de secagem: durante esse período, a temperatura do produto se mantém igual à do ar de secagem saturado e as transferências de calor e massa se compensam, ou seja, o ar recupera, sob a forma de vapor, o que perdeu sob a forma de calor. O mecanismo interno de fluxo de água não afeta a velocidade de secagem porque a taxa de deslocamento interna de água para a superfície do produto é igual ou maior do que a máxima taxa de remoção de vapor d’água pelo ar, sendo evaporada apenas a água livre.
Ressalta-se que para os materiais biológicos é difícil a existência deste período, pois as condições operacionais de secagem são tais que as resistências às transferências de massa encontram-se essencialmente no interior do produto, fazendo com que a taxa de evaporação da superfície ao ambiente seja bem superior à taxa de reposição de água do interior à superfície do material.
Período de taxa decrescente de secagem: nesse período, a taxa de transporte interno de água é menor do que a taxa de evaporação. Desta forma, a transferência de calor do ar para o produto não é compensada pela transferência do vapor de água e,
conseqüentemente, a temperatura do produto aumenta, tendendo a atingir a temperatura do ar de secagem. O fator limitante nesse período é a migração interna de água.
No estudo de sistemas de secagem, desenvolvimento e aperfeiçoamento de equipamentos, dimensionamento, otimização e determinação da viabilidade da aplicação comercial, é de fundamental importância a simulação e a obtenção de informações teóricas a respeito do comportamento de cada produto durante a remoção de água. Para a simulação, cujo princípio se fundamenta na secagem de sucessivas camadas delgadas do produto, utiliza-se um modelo matemático que represente satisfatoriamente a perda de água do produto durante o processo (BERBERT et al., 1995).
Os métodos de cálculo da cinética de secagem são aplicados de modo diferente dependendo do período de secagem considerado. No período de taxa de secagem constante são as transferências de calor e de massa na interface ar-produto que governam a secagem e a velocidade de secagem, enquanto, que no período de taxa decrescente, são as transferências internas que são limitantes (DAUDIN, 1983).
Na secagem da maioria dos produtos biológicos, somente o período de secagem à taxa decrescente está presente, sendo a migração interna da água que governa a cinética de secagem (FORNELL et al.; 1980). Segundo Brooker et al. (1992), a água pode movimentar-se no interior do produto agrícola por diferentes mecanismos: difusão de água líquida sob o efeito de um gradiente de umidade (difusão de líquido); a migração capilar da água líquida sob a ação da tensão superficial (difusão capilar); a difusão de água líquida adsorvida sobre as superfícies internas dos poros vazios (difusão na superfície); difusão da água sob o efeito de uma diferença de pressão total entre o interior e o exterior de produtos (fluxo hidrodinâmico); a difusão de vapor sob o efeito de um gradiente de pressão parcial de vapor de água (difusão a vapor) e a migração de água líquida ou vapor sob o efeito do gradiente de temperatura (difusão térmica).
Nos produtos biológicos a transferência de calor e massa é influenciadas por várias mudanças físicas que ocorrem nesses produtos, tais como: tamanho, volume, porosidade, massa específica, entre outras. A perda de água causa danos à estrutura celular do produto levando à mudança na forma e ao decréscimo em suas dimensões (MAYOR & SERENO, 2004). Segundo Ramos et al. (2003), a redução do conteúdo de água durante o processo de secagem gera uma redução no tamanho do tecido celular, fenômeno este que usualmente é chamado de contração volumétrica. A contração volumétrica pode ser muito intensa dependendo do método e das condições de secagem aplicados (KROKIDA et al., 1997) afetando os parâmetros da transferência de calor e massa e deve ser considerado no estabelecimento de modelos de secagem (RAMOS et al., 2003).
Como dito anteriormente, o período de taxa decrescente é quase sempre o único observado na secagem de produtos agrícolas. Em muitos casos de secagem de produtos agrícolas não se observa o período de taxa constante de perda de água porque, ao iniciar a secagem, esses produtos geralmente já se encontram no período de razão decrescente. A complexidade dos fenômenos da secagem conduz os pesquisadores a teorias e múltiplas fórmulas empíricas para predizerem a taxa de secagem (FORNELL et al.; 1980; PARK et al., 2002).
Segundo Chirife (1981), os principais mecanismos de transporte durante o período de taxa decrescente são: difusão líquida, escoamento capilar e difusão de vapor. De acordo com King (1968) a difusão de vapor é o mecanismo predominante neste período. No entando, Afonso Jr., 2001, considera que a difusão líquida é o mecanismo de transporte mais empregado na área de secagem, sendo todos os outros mecanismos de difusão da água (capilar, de superfície, fluxo hidrodinâmico, difusão a vapor e difusão térmica) despreziveis durante a secagem.