Equilíbrio higroscópico e análise termodinâmica da sorção de água em grãos de arroz em casca

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Zeymer, Juliana Soares
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Arroz - Fisiologia pós-colheita; Dessorção; Adsorção; Histerese; Modelagem matemática; Engenharia Agrícola
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/18543

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de determinar as isotermas de dessorção e adsorção em grãos de arroz em casca em diferentes condições de temperatura e umidade relativa, além de analisar o fenômeno de histerese e investigar o comportamento termodinâmico dos processos de sorção nos grãos de arroz em casca. Para tanto, foram utilizados grãos de arroz irrigado, variedade Urucuia, processado em casca, provenientes da Fazenda Experimental da EPAMIG, região do sul de Minas Gerais. Os grãos foram colhidos manualmente com teor de água inicial de 0,28 (b.s.), sendo estes utilizados para análise do processo de dessorção. Para o processo de adsorção, os grãos de arroz em casca foram desidratados em estufa de circulação forçada de ar à temperatura de 80 °C até atingirem teor de água em torno de 0,02 (b.s.). Foi empregado o método estático para obtenção do teor de água de equilíbrio dos grãos de arroz em casca, em diferentes condições de temperatura (10, 20, 30, 40, 50 °C ± 1°C) e umidade relativa (entre 11 e 76% ± 2%). Para todos os testes, foram utilizadas amostras contendo 20 g, em três repetições por temperatura. As amostras foram pesadas periodicamente até que a variação de sua massa fosse menor ou igual a 0,001 g em três pesagens consecutivas. No final de cada processo, o teor de água de equilíbrio de cada amostra foi determinado pelo método gravimétrico. Aos dados observados do equilíbrio higroscópico dos grãos de arroz em casca, foram ajustados oito modelos matemáticos, utilizando o software Statistica 7.0 ® . O modelo mais adequado foi escolhido considerando o coeficiente de determinação (R 2 ), magnitude do erro médio relativo (MRE), desvio padrão da estimativa (SDE) e análise de distribuição de resíduos. Também foram determinadas as seguintes propriedades termodinâmicas da sorção de água nos grãos de arroz em casca: calor isostérico integral, entropia diferencial, energia livre de Gibbs, temperatura isocinética e teoria da compensação entalpia-entropia. De acordo com os resultados obtidos, pôde-se concluir que: (a) o teor de água de equilíbrio dos grãos de arroz em casca é diretamente proporcional à umidade relativa e decresce com o aumento da temperatura para um mesmo valor de atividade de água; (b) o modelo de Chung Pfost foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais dos grãos de arroz em casca; (c) as isotermas de dessorção e adsorção, representadas pelo modelo de Chung Pfost, exibiram um formato sigmoidal, característico de curva do tipo II; (d) os valores do teor de água de equilíbrio obtidos por dessorção foram maiores do que aqueles obtidos por adsorção, evidenciando o fenômeno de histerese; (e) com a redução do teor de água de equilíbrio, ocorre aumento da energia necessária para retirar água do produto, representada pelos valores do calor isostérico integral de dessorção, e aumento da energia liberada pela adsorção da água no produto, representada pelos valores do calor isostérico integral de adsorção; (f) para um mesmo valor de teor de água, os valores do calor isostérico integral de dessorção são maiores que os de adsorção; (g) com a redução do teor de água, ocorre aumento dos valores da entropia diferencial de dessorção e adsorção, sendo que, para um mesmo teor de água de equilíbrio, a entropia diferencial de dessorção é maior que a de adsorção; (h) a energia livre de Gibbs diminuiu com o aumento da temperatura, em ambos os processos, sendo que seus valores foram positivos para dessorção (processo endotérmico), e negativos para adsorção (processo exotérmico); (i) a teoria da compensação entalpia-entropia é aplicada ao fenômeno de sorção dos grãos de arroz em casca, onde os processos de dessorção e adsorção são controlados pela entalpia.