DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE SECAGEM EM CAMADA DELGADA DE PIMENTA DE CHEIRO (Capsicum chinense) A DIFERENTES TEMPERATURAS

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1 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , ISSN DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE SECAGEM EM CAMADA DELGADA DE PIMENTA DE CHEIRO (Capsicum chinense) A DIFERENTES TEMPERATURAS Silvania Farias Oliveira Pontes 1, Calila Texeira Santos, Renata Cristina Ferreira Bonomo 3, Leonardo Vieira Pontes 4, Rafael da Costa Ilhéu Fontan 5 RESUMO Curvas de secagem da pimenta de cheiro foram obtidas usando um secador de bandejas com temperatura de bulbo seco de 50ºC, 60ºC e 70ºC requerendo 10,,7 e,3 horas respectivamente, para alcançar uma umidade de aproximadamente 1,0% em base seca. Os modelos de Fick, Page, Page Modificado, Henderson e Pabis, e Logarítmico foram ajustados aos dados experimentais de secagem usando análise de regressão não linear. Verificou-se um ajuste satisfatório dos modelos aos dados experimentais, sendo na maioria dos casos o coeficiente de determinação (R ) superior a 0,97. Palavras chaves: pimenta, secagem, modelos DETERMINATION OF THE THIN LAYERS DRYING CURVES FOR SMELL- PEPPER (Capsicum chinense) AT VARYING TEMPERATURES ABSTRACT Drying curves for smell-pepper were obtained by means of a tray-dryer at dry-bulb temperatures of 50ºC, 60ºC and 70ºC being necessary 10,.7 and.3 hours respectively to reach humidity of approximately 1.0% at dry basis. Fick and Page s models, Modified Page, Henderson and Pabis models, and the Logarithmic model were all adjusted to fit the experimental drying data by using non-linear regression analysis. A satisfactory adjustment was derived from the models and carried on to the experimental data, being, in most of the cases, the determination coefficient (R ) superior to 0,97. Keywords: pepper, drying, models Protocolo de 3/11/008 1 Mestranda em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, Itapetinga BA. silfoliveira@yahoo.com Engenheira de Alimentos, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, Itapetinga - BA 3 Professora Dra do Departamento de Tecnologia Rural e Animal, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, Itapetinga BA 4 Professor MSc. do Departamento de Tecnologia Rural e Animal, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, Itapetinga - BA 5 Professor MSc. do Departamento de Tecnologia Rural e Animal, Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia UESB, Itapetinga - BA

2 144 Determinação das curvas de secagem em camada delgada de pimenta de cheiro a diferentes temperaturas Pontes et al INTRODUÇÃO De maneira geral, o processo de secagem é uma operação na qual calor é fornecido a um dado material que contém água, a fim de se vaporizar certo percentual de água deste material, obtendo-se um produto sólido parcialmente seco. Trata-se de um processo com transporte simultâneo de calor e massa, acompanhado de mudança de fase (Barbanti et al 1994; Lewicki e Jakubczyk, 004). Durante a secagem, é na superfície do material que ocorre a evaporação da água, a qual foi transportada do interior do sólido. Os mecanismos desse transporte mais importantes são: difusão líquida, difusão de vapor e fluxo de líquido e de vapor. O conhecimento do teor de agua do material, inicial e final (equilíbrio), da relação da água com a estrutura sólida e do transporte da água do interior do material até a sua superfície possibilitam fundamentar o fenômeno da secagem (Brod et al, 1999). Uma das formas mais eficientes de se analisar o processo de secagem de um determinado produto baseia-se no desenvolvimento de modelos matemáticos para descrição do fenômeno físico, ou seja, no emprego da simulação (Sinício, 1983). Diversos modelos de simulação do processo de secagem têm sido empregados no projeto de novos sistemas de secagem, e na otimização dos já existentes, ou ainda no controle do processo (Karathanos e Belessiotis, 1999). O objetivo deste trabalho foi avaliar o ajuste dos modelos de Fick, Page, Page Modificado, Henderson e Pabis, e Logarítmico aos dados experimentais de curvas de secagem de pimenta de cheiro e a aplicação destes para descrever o mecanismo de transporte nas regiões de taxa decrescente do teor de água do referido processo. MATERIAL E MÉTODOS Obtenção e preparo da amostra Os frutos de pimenta de cheiro foram adquiridos no mercado local do município de Itapetinga-BA, em estágio de maturação verde e tamanho uniforme, foram submetidos à lavagem e cortes longitudinais em metades. Secagem e modelagem da amostra Os frutos foram dispostos em bandejas e submetidos ao processo de secagem, utilizando um secador estacionário tipo cabina, modelo PD 100 (Polidryer, LTDA), com circulação forçada de ar. A secagem foi realizada nas temperaturas do ar de 50, 60 e 70ºC, para velocidade do ar de secagem de 1,5 m/s. As medidas de temperatura do ar de secagem foram efetuadas por meio de um termômetro fixado na entrada da câmara de secagem. Para o acompanhamento da perda do teor de água, durante o processo de secagem, foram realizadas pesagens do produto no início do teste, e, posteriormente, em intervalos regulares, até que fosse atingida massa constante. O teor de água inicial da pimenta foi determinado através de estufa conforme as Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985) e o teor de água final foi determinado por diferença de peso. A partir dos dados obtidos durante a secagem foram construídos gráficos de curva de secagem (MR em função do tempo). Os modelos matemáticos de Fick, Page, Page Modificado, Henderson Page e Logarítmico (Figura 1) foram ajustados aos dados experimentais por meio de regressão nãolinear, no programa Sigmaplot v.8.0. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , 009

3 Determinação das curvas de secagem em camada delgada de pimenta de cheiro a diferentes temperaturas Pontes et al 145 Modelos FICK 8 π D t 1 π D t 1 π D t MR = exp + + exp 9 exp π 4 L 9 4 L 5 4 L PAGE MR = Cexp[-Kt n ] PAGE MR = exp[-(kt) n ] MODIFICADO HENDERSON E MR = Cexp[-Kt] PABIS LOGARITMICO MR = Cexp[-Kt] + b Figura 1 - Modelos matemáticos utilizados para predizer o fenômeno de secagem de produtos agrícolas. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas Figuras e 3, estão apresentadas as curvas de secagem experimentais, da pimenta de cheiro, nas temperaturas estudadas, em termos da variação da razão do teor de água em função do tempo, e os dados preditos pelos modelos ajustados. O tempo total de secagem foi de 600 min, 16 min e 138 min, para as temperaturas de 50 C, 60 C e 70ºC, respectivamente. O teor de água final em base seca para as amostras foi de 11,9%, 19,9% e 16,6%, para as temperaturas de 50 C, 60 C e 70ºC. O teor de agua inicial das amostras foi de 900% (base seca). verificou-se que a temperatura de secagem exerce influência sobre a velocidade de secagem do produto estudado, sendo o tempo de secagem menor com o aumento da temperatura. Pode-se observar que o ajuste dos modelos avaliados aos dados experimentais foi satisfatório. Os valores dos parâmetros dos modelos assim como o do coeficiente de determinação (R ) encontram-se na Figura 4. Para as temperaturas de 50ºC e 70ºC os valores de R foram superiores a 0,95, sendo o menor valor observado para o modelo de Fick na temperatura de 50ºC (R = 0,956). Dentre os modelos estudados os que apresentaram os melhores coeficientes de determinação foram os de Page e o Logarítmico, ambos com valores de R > 0,99. Apesar do ajuste do modelo de Page ser satisfatório, R > 0,99 para todas as temperaturas estudadas, verifica-se uma falta de ajuste no estágio final do processo de secagem, onde o modelo superestima os valores experimentais de razão do teor de água. Este fenômeno também foi observado por Telis et al (006) em estudos realizados com uvas rubi. Para o modelo Logarítmico este fato não foi observado. O valor do coeficiente de difusividade efetiva, determinado a partir do modelo de Fick aumentou com a temperatura. Este comportamento era esperado e também foi verificado por Akpinar (003) para pimenta vermelha. Os valores difusividade efetiva encontrados foram na faixa de 10-8 m.s -1, para as temperaturas de 60ºC e 70ºC, e de 10-9 m.s - 1, para a temperatura de 50ºC. Akpinar (006) encontrou valores de difusividade efetiva na faixa de 10-1 m.s -1 para plantas aromáticas e Giraldo-Zuñiga et al (006) encontram valores na faixa de 10-6 m.s -1 para jaca nas mesmas temperaturas estudadas neste trabalho. Através da Figura 4, pode-se observar também, que os valores da difusividade efetiva nos indicam que a temperatura influencia na cinética de secagem do produto. Temperaturas mais elevadas apresentam maiores valores de difusividade. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , 009

4 146 Determinação das curvas de secagem em camada delgada de pimenta de cheiro a diferentes temperaturas Pontes et al Figura - Variação experimental da razão do teor de água (MR) durante a secagem de pimenta de cheiro e valores preditos utilizando os modelos de Page (A), Page Modificado (B), Henderson e Pabis (C), Logarítmico (D) e Fick (E). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , 009

5 Determinação das curvas de secagem em camada delgada de pimenta de cheiro a diferentes temperaturas Pontes et al 147 Figura 3 - Variação experimental da razão do teor de água (MR) durante a secagem de pimenta de cheiro e valores preditos utilizando os modelos Logarítmico (D) e Fick (E). Temperatura do ar Parâmetros do modelo de Page (ºC) C K n Valor de R 50 0,9714 0,006 1,1133 0, ,908 0,0004 1,6605 0, ,9557 0,0185 0,9443 0,991 Parâmetros do modelo de Page Temperatura do ar (ºC) Modificado Valor de R C K n 50 0,9557 0,0146 0,9444 0, ,9083 0,0093 1,6601 0, ,9714 0,0048 1,1134 0,998 Parâmetros do modelo de Temperatura do ar Hernderson e Pabis (ºC) C K Valor de R 50 1,0018 0,005 0, ,0493 0,0109 0, ,9365 0,014 0,991 Temperatura do ar Parâmetros do modelo Logarítmico Valor de R (ºC) C K b 50 1,8869 0, , ,0945 0,0039-0,1148 0, ,9844 0,0118-0,696 0,99 Temperatura do ar Parâmetros do modelo de Fick (ºC) D (m.s -1 ) Valor de R 50 1,1 x , ,98 x ,89 70,98 x ,979 Figura 4 - Parâmetros ajustados dos modelos de Page e de Henderson e Pabis e o coeficiente de determinação. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , 009

6 148 Determinação das curvas de secagem em camada delgada de pimenta de cheiro a diferentes temperaturas Pontes et al CONCLUSÃO Verificou-se que a temperatura de secagem exerce influência sobre a velocidade de secagem do produto estudado, sendo o tempo de secagem menor com o aumento da temperatura. Os valores da difusividade aumentaram com o aumento da temperatura do ar de secagem (estes valores variam de 1,1 x 10-9 m.s -1 até,98 x 10-8 m.s -1 ), mostrando a diminuição das resistências internas de secagem com o aumento da temperatura. Todos os modelos estudados apresentaram ajuste satisfatório aos dados experimentais. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Akipinar. E.K. Determination of suitable thin layer drying curve model for some vegetables and fruits. Journal of Food Engineering. V.73, p75-84,005. Akipinar. E.K. Mathematical modelling of thin layer drying process under open sun of some aromatic plants.. Journal of Food Engineering. V.77, p ,006. Barbanti, D.; Mastrocola, D.; Severini, C. Air drying of plums. A comparison among twelve cultivars. Sciences des Aliments, n. 14, p , Brod, F.P.R., Alonso, L.F.T., Park, K.J. Secagem de produtos agrícolas. XI SEMEAGRI ¾ Semana de Engenharia Agrícola da Unicamp. Campinas: Agrológica ¾ Empresa Júnior de Eng. Agrícola. 1999, 1 p. Giraldo-Zuñiga, A. D., Arévalo-Pinedo, A., Rodrigues, R. M., Lima, C. S. S., Feitosa, A. C. Kinetic drying experimental data and mathematical model for jackfruit (Artocarpus integrifólia) slices. Ciencia e Tecnologia Alimentaria, v 5 n, p Instituto Adolfo Lutz. Métodos químicos e físicos para análise de alimentos, v.1, 3.ed. São Paulo: Inst. Adolfo Lutz, p. Karathanos, V.T.; Belessiotis, V.G. Application of a thin-layer equation to data of fresh and semi-dried fruits. Journal of Agricultural Engineering Research, 74, p , Lewicki, P. P.; Jakubczyk, E. Effect of hot air temperature on mechanical properties of dried apples. Journal of Food Engineering, v.64, p , 004. Sinício, R. Simulação de secagem de milho em camadas espessas a baixas temperaturas. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - UFV, Viçosa, 64 f, Telis, V. R. N., Lourençon, V. A., Gabas, A. L., Telis-Romero, J. Drying rates of Rubi grapes submitted to chemical pretreatments for raisin production. Pesquisa Agropecuária Brasileira. v.41 n.3, p Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.11, n., p , 009