CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS FRUTOS DE MAMONA DURANTE A SECAGEM

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1 CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS FRUTOS DE MAMONA DURANTE A SECAGEM Paulo César Corrêa 1, André Luís Duarte Goneli 1,Osvaldo Resende 2, Fernando Mendes Botelho 1 1 Universidade Federal de Viçosa, andregoneli@vicosa.ufv.br, copace@ufv.br, fernando_eaa@yahoo.com.br; 2 Universidade Federal de Rondônia, osvresende@yahoo.com.br RESUMO - O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito da variação do teor de água sobre a contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona, variedade Guarani, bem como ajustar diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais. Com base nos resultados encontrados conclui-se que a redução do teor de água influencia significativamente a contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona. O volume do fruto e da massa de frutos reduz com a diminuição do teor de água. O modelo de Bala e Wodds adaptado foi o que melhor representou os dados experimentais de contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona. INTRODUÇÃO A busca pela produção de grãos com elevada qualidade, visando atender as exigências dos mercados nacionais e internacionais, requer, entre outras recomendações, que o produto seja colhido sadio e antecipadamente, visando minimizar as perdas ocasionadas no campo pelos ataques de insetos e microorganismos. Dessa maneira, devido ao teor de água elevado por ocasião da colheita, a secagem constitui uma das operações de primordial importância entre as técnicas envolvidas na conservação das qualidades desejáveis de produtos de origem vegetal. A representação matemática do processo de secagem de diversos produtos agrícolas há algum tempo vem sendo estudada e utilizada na tentativa de predizer os fenômenos que acontecem durante este processo. A maioria dos modelos empregados para representar a secagem dos produtos agrícolas foi desenvolvida negligenciando-se a contração volumétrica do produto durante o processo de desidratação. Estas equações vêm sendo revisadas para incorporar o efeito desse fenômeno para uma melhor simulação do processo e precisão dos resultados (LANG e SOKHANSANJ, Mudanças volumétricas dos produtos, devido a sua desidratação, são relatadas como sendo as principais causas das alterações das principais propriedades físicas de produtos agrícolas (RIBEIRO et al., Ratti (1994 observou que a contração volumétrica de produtos vegetais durante a secagem não é função exclusiva do teor de umidade, mas também, dependente das condições do processo e da geometria do produto. Muitos pesquisadores têm utilizado aproximações e modelos empíricos na tentativa de melhor representar esse complicado fenômeno em produtos de natureza biológica.

2 Considerando o exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona durante a secagem, além de ajustar diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais das propriedades analisadas, em função do teor de água. MATERIAIS E MÉTODOS O presente trabalho foi realizado no Laboratório de Propriedades Físicas e Avaliação de Qualidade de Produtos Agrícolas do Centro Nacional de Treinamento em Armazenagem (CENTREINAR, localizado no Campus da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa - MG. Foram utilizados frutos de mamona, da variedade Guarani, com teor de água inicial de aproximadamente 71 % b.u. A secagem foi realizada à temperatura controlada de 50ºC, até que o teor de água final de aproximadamente 12 % b.u., fosse atingido. O conteúdo de água dos produtos foi determinado pelo método da estufa, a 105 ± 1 C, durante 24 horas, em três repetições. Ao término de cada tratamento de secagem as amostras foram homogeneizadas e encaminhadas para determinação das propriedades físicas. A contração volumétrica unitária ( g e da massa de grãos ( m foram determinadas pela relação entre o volume para cada teor de água (V e o volume inicial (V 0 de acordo com a seguinte expressão: V = V (1 0 Para o acompanhamento da redução do volume da massa, utilizou-se um cilindro graduado de acrílico. O volume (V de cada fruto foi obtido por meio da medição dos três eixos ortogonais, comprimento (a, largura (b e espessura (c, como proposto por Mohsenin (1986, em vinte e cinco frutos ao longo do processo de secagem, com auxílio de um paquímetro digital, de acordo com a seguinte expressão: π a b c V= 6 (2 Aos dados experimentais de contração volumétrica da massa e unitária foram ajustados os modelos matemáticos expressos pelas seguintes expressões: Referência do modelo Modelo

3 100 Y -Y ˆ n Y -bu ( o U ( Y ˆ-Y S E = i =1 G LR Bala e Woods (1984 adaptado Corrêa et al. (2004 ( Linear Exponencial ( em que, ( =1 - a1 - e (3 = 1 a+ b ex pu (4 = a + b U (5 =a e xpb U (6 : contração volumétrica, decimal; UR : umidade relativa (decimal; U : teor de água do produto, decimal (b.u.; T : temperatura do ar (ºC; U o : teor de água inicial do produto, decimal (b.s.; a, b : parâmetros que dependem do produto; Para o ajuste dos modelos aos dados experimentais, foi utilizado o programa computacional Statistica 6.0. A análise de regressão não linear foi realizada pelo método Quasi-Newton. O grau de ajuste para cada condição considerou a significância do coeficiente de regressão pelo teste t, adotando o nível de 1% de probabilidade e as magnitudes do coeficiente de determinação (R 2 e do erro médio estimado (SE, calculado conforme a seguinte expressão: P = (7 n 2 (8 em que SE é o erro médio estimado, decimal; P é o erro médio relativo, decimal; Y é o valor observado experimentalmente; Ŷ é o valor calculado pelo modelo; GLR são os graus de liberdade do modelo e n são número de observações experimentais. Os modelos também foram avaliados quanto a verificação do comportamento da distribuição dos resíduos. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1, são apresentados os parâmetros dos modelos ajustados aos valores experimentais de contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona em função do teor de água. A análise dos dados indica que somente o modelo de Bala e Wodds adaptado ajustou-se satisfatoriamente aos dados obtidos de contração volumétrica da massa e unitária, apresentando uma tendência menos acentuada de distribuição dos resíduos (distribuição aleatória. Observa-se, ainda, que este modelo apresentou coeficientes de determinação acima de 99% e baixos valores de erros

4 médios relativos e estimados em ambos os casos. Esses resultados concordam com os encontrados por Ribeiro et al. (2005, trabalhando com grãos de soja. Na Figuras 1, estão apresentados os valores experimentais de contração volumétrica da massa e unitária, respectivamente, ajustados pelo modelo de Bala e Wodds adaptado, em função da redução do teor de água. Observa-se na Figura 1 que o teor de água influenciou significativamente os valores da contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona. A redução do teor de água de 71,36% para 11,63% b.u. promoveu uma diminuição de aproximadamente 63% na massa de frutos de mamona, quando comparado com seu volume inicial, devido a menor presença de espaços vazios e acomodação do produto na massa. Na Figura 1, também é possível observar que os valores da contração volumétrica unitária seguiram tendência semelhante à da massa dos frutos, apresentando redução de aproximadamente 46% em relação ao volume inicial de um fruto, para a faixa de teor de água estudada. Esses resultados assemelham-se aos encontrados por Afonso Júnior et al. (2000, trabalhando com grãos de milheto. CONCLUSÃO Com base nos resultados obtidos, conclui-se que a redução do teor de água influencia na contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona. O modelo de Bala e Wodds adaptado foi o que melhor representou a contração volumétrica da massa e unitária dos frutos de mamona. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AFONSO JÚNIOR, P.C; CORRÊA, P.C.; ANDRADE, E.T. Análise da variação das propriedades físicas e contração volumétrica dos grãos de milheto (Pennisetum glaucum durante o processo de dessorção. Revista Brasileira de Armazenamento. Viçosa, v. 25, n. 1, p , BALA, B.K.; WOODS, J.L. Simulation of deep bed malt drying. Journal Agricultural Engineering Research, New York, v.30, n.3, p , CORRÊA, P.C.; RIBEIRO, D.M.; RESENDE, O.; AFONSO JÚNIOR, P.C.; GONELI, A.L.D. Mathematical modelling for representation of coffee berry volumetric shrinkage. In: International Drying Symposium, 14th. Drying 2004, 2004a, São Paulo: Brazil, v.a, p LANG, W.; SOKHANSANJ, S. Bulk volume shrinkage during drying of wheat and canola. Journal of Food Process Engineering, Trumbull, v.16, n.4, p , 1993.

5 MOHSENIN, N.N. Physical properties of plant and animal materials. New York: Gordon and Breach Publishers, 891 p RATTI, C. Shrinkage during drying of foodstuffs. Journal of Food Engineering, London, v.23, n.1, p , RIBEIRO, D.M.; CORRÊA, P.C.; RODRIGUES, D.H.; GONELI, A.L.D. Análise da variação das propriedades físicas dos grãos de soja durante o processo de secagem. Revista Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.25, n.3, p , Tabela 1. Parâmetros dos modelos ajustados aos valores experimentais de contração volumétrica unitária dos grãos de trigo em função do teor de água, para diferentes temperaturas do ar de secagem Contração Volumétrica Modelo a b R 2 (% P (% SE (decimal Distribuição de Resíduos Bala e Wodds adaptado 0,6208-8, ,86 1,1785 0,0075 Aleatória Massa Corrêa 5,5495-2, ,55 5,4053 0,0313 Tendenciosa Linear 0,1731 ns 0, ,95 14,9192 0,0999 Tendenciosa Exponencial 0,2247 1, ,69 11,7471 0,0755 Tendenciosa Bala e Wodds adaptado 0,4881-4, ,96 0,3749 0,0031 Aleatória Unitária Corrêa 3,0975-1, ,87 2,1462 0,0164 Tendenciosa Linear 0,3897 0, ,54 5,2859 0,0420 Tendenciosa Exponencial 0,4229 1, ,33 6,5745 0,0548 Tendenciosa Significativo a 1% pelo teste t ns Não significativo Contração volumétrica da massa (V/V 0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Valores observados Valores estimados 0,3 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Redução do teor de água (U 0 - U Contração volumétrica unitária (V/V 0 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Valores observados Valores estimados 0,5 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Redução do teor de água (U 0 - U (a (b Figura 1. Valores experimentais da contração volumétrica da massa (a e unitária (b e ajustados pelo de Bala e Wodds adaptado, em função da redução do teor de água (decimal, b.u..