Estudo da Secagem de Vagens de Amendoim - Runner IAC 886, em Monocamada. 71 Teresa Cristina Castilho Gorayeb 1 ; Juliana Arakaki Takemoto 2 ; Yara Paula de Oliveira Nishiyama 2 ; João Cláudio Thoméo 3 RESUMO As vagens de amendoim (Arachis hypogaea), no momento do arranquio da planta, têm aproximadamente de 55% de umidade em base úmida (b. u. ), sendo necessário ser colocadas para secar, isso é feito invertendo-se as plantas no campo, expondo as vagens ao sol e vento durante 2 a 3 dias, mas esta secagem não consegue reduzir significativamente a atividade de água de modo a prevenir o crescimento de fungos micotoxigênicos. Deste modo, a utilização de calor suplementar durante a fase de beneficiamento se faz necessária e tem que ocorrer com cuidado, pois aquecimento excessivo acarreta perda de sabor e a despelicularização dos grãos, reduzindo a sua qualidade. O presente trabalho teve como objetivo estudar o as curvas de ajuste dos modelos de Henderson e Pabis, Lewis e Page na secagem em monocamada de vagens de amendoim (Runner IAC 886) às temperaturas de 40, 45 e 50 ºC e conteúdo de água inicial de 17,08% em base seca. Os ensaios de secagem foram realizados com quatro repetições, utilizando-se um secador experimental com velocidade do fluxo de ar de 1,5 m/s. Os resultados obtidos, neste trabalho, permitiram concluir que a equação proposta por Page é a que melhor representa os dados experimentais. Palavras chave: Amendoim (Arachis hypogaea), secagem, monocamada. 1 Discente de Pós-graduação de Engenharia de Alimentos e docente da Faculdade de Tecnologia de São José do Rio Preto SP. E-mail: tegorayeb@fatecriopreto.edu.br 2 Discente de graduação em Engenharia de Alimentos, E-mail: juliana_arakaki@hotmail.com 3 Docente de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual Paulista - Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas de São José do Rio Preto IBILCE/UNESP Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos- DETA. Rua Cristóvão Colombo 2265, São José do Rio Preto SP. Brasil. Cep: 15054-000. Telefone: (+55) (17) 3221-2262. E-mail: thomeo@ibilce. unesp.br 665
INTRODUÇÃO Os problemas com o cultivo do amendoim estão concentrados principalmente na colheita, porque a maior safra é colhida na época das chuvas, o que dificulta a secagem das vagens de grãos ao sol. As vagens de amendoim ficam expostas até atingir a umidade de aproximadamente 15 a 17% para serem recolhidas no caminhão e transportadas para o seu beneficiamento e armazenamento, neste tempo tornam-se vulneráveis a infestação de fungos aflatoxigênicos, facilitando assim a sua contaminação, sendo necessária a secagem por meio de secadores na indústria de beneficiamento e armazenamento o mais rápida possível. A secagem de produtos agrícolas pode ser definida como um processo simultâneo de transferência de calor e massa entre o produto e o ar de secagem, que consiste na remoção da umidade excessiva contida no interior do grão por meio de evaporação, geralmente causada por convecção forçada de ar aquecido, de modo a permitir a manutenção de sua qualidade durante o armazenamento, por longos períodos de tempo (AFONSO JUNIOR & CORRÊA, 1999, RESENDE et al., 2008). A temperatura do ar de secagem é o parâmetro mais importante e seu aumento acelera o processo e melhora a economia, mas, por outro lado, é o principal fator que provoca a redução da qualidade do produto final, sendo necessário encontrar a temperatura ideal a cada material (KOWALSKI et al., 2013). Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo estudar o as curvas de ajuste dos modelos de Henderson e Pabis, Lewis e Page na secagem em monocamada de vagens de amendoim (Runner IAC 886) às temperaturas de 40, 45 e 50 ºC com conteúdo de água inicial de 17,03% em base seca. MATERIAL E MÉTODOS Os ensaios experimentais foram realizados na Planta Piloto de Secagem e no Laboratório de Engenharia de Processos e Biorreatores, do Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos (DETA) IBILCE. Utilizaramse amostras de vagens de amendoim Runner IAC 886, da safra 2012/2013 oriunda da Cooperativa dos Plantadores da Zona de Guariba COPLANA, de Jaboticabal, São Paulo. Estas foram transportadas em sacos de ráfia de 25 Kg, e foram armazenadas sob-refrigeração em câmara fria (4 ± 1 ºC) na planta do Departamento de Engenharia de Alimentos (DETA). No início e término das secagens foi realizada a análise de umidade das vagens de amendoim, em triplicata, pelo método padrão da estufa a 105ºC por 24 horas. As amostras foram colocadas em cestas de inox de 14 x 14 x 2,5 cm, 666
e uniformemente espalhadas com a finalidade de cobrir totalmente o fundo da cesta, formando uma monocamada. Em seguida, as 4 cestas foram pesadas e colocadas em um secador convectivo, com fluxo vertical de ar na velocidade de 1,5 m/s, medida em anemômetro no início de cada secagem. As temperaturas utilizadas foram de 40, 45 e 50 C. Foram feitas pesagens em intervalos de 15, 30, 60 e 120 minutos, em uma balança analítica, acompanhando-se a perda de massa versus tempo, até se atingir massa constante. Para o ajuste das curvas de cinética de secagem das vagens de amendoim, utilizaram-se os modelos matemáticos de Henderson e Pabis, Lewis e Page, apresentados na Tabela 1, por meio do programa computacional Microcal Oringin, versão 6.0. Tabela 1. Modelos matemáticos para ajuste das secagens. Designação do modelo Modelo Equação Henderson e Pabis (*) RU = a exp (- K t) ( 1 ) Lewis (**) RU = exp (-K t) ( 2 ) Page (***) RU = exp (-Kt n ) ( 3 ) Extraído de: * Henderson e Pabis (1961); ** Lewis; *** Page (1949). RESULTADOS E DISCUSSÃO A umidade de equilíbrio dinâmica foi obtida a partir da secagem das amostras de vagens de amendoim nas diferentes condições de temperatura, com velocidade do ar aquecido em 1,5 m/s. A Tabela 2 apresenta as médias das umidades de equilíbrio das quatro amostras estudadas nas temperaturas de 40, 45 e 50 ºC, onde se observa a tendência esperada de redução da umidade de equilíbrio com o aumento da temperatura do ar de secagem. Tabela 2. Média das umidades relativa, inicial e de equilíbrio (g/100 g m.s.), das amostras de vagens. Temperatura (º C) Umidade Relativa (%) Umidade inicial(%) Umidade de equilíbrio (%) 40 33,98 17,08 4,23 45 51,61 17,08 3,63 50 33,04 17,08 3,1 667
Na Tabela 3 encontram-se os valores dos parâmetros (K, a, n) dos modelos de Henderson e Pabis, Lewis e Page, ajustados aos dados experimentais das cinéticas de secagem das vagens de amendoim nas temperaturas de 40, 45 e 50 C e os coeficientes de determinação (R 2 ). Pode-se observar que a equação de Page obteve o melhor ajuste em relação às outras equações analisadas, pois apresentou os valores mais altos para R², apresentando uma média de 0,9957. Nas Figuras 1, 2 e 3 são apresentadas as curvas de secagem das vagens de amendoim, ajustadas pelo modelo de Henderson & Pabis, Lewis e Page, pode-se observar que a queda do adimensional de umidade foi mais significativa na curva de secagem à temperatura de 50 C, não ocorrendo grandes diferenças nos tempos para atingir a umidade de equilíbrio nas curvas de 40 e 50 C, porém o maior tempo foi para a temperatura de 45 C, que é justificado devido a maior umidade relativa do ambiente no dia da realização da análise. Tabela 3. Parâmetros (K, a, n) de ajuste dos modelos da cinética de secagem das vagens de amendoim da variedade Modelo de secagem Temperatura de secagem (ºC) Constantes K a n R 2 40 0,0016 0,8356-0,9861 Henderson e Pabis 45 0,0017 0,8408-0,9867 50 0,0024 0,8443-0,9864 40 0,0021 - - 0,9369 Lewis 45 0,0022 - - 0,9504 50 0,0032 - - 0,9577 40 0,0152-0,6857 0,9915 Page 45 0,0148-0,6945 0,9959 50 0,0178-0.6997 0,9998 Runner IAC 886 e coeficientes de determinação R 2. 668
Figura 1. Curvas de secagem nas temperaturas de 40, 45, 50 C para o modelo de Henderson e Pabis. Figura 2. Curvas de secagem nas temperaturas de 40, 45, 50 C para o modelo de Lewis. 669
Figura 3. Curvas de secagem nas temperaturas de 40, 45, 50 C para o modelo de Page. Kester et al. (2012) realizaram a secagem de grão de soja em diferente temperaturas e umidades relativas, ajustaram os dados para cinco modelos matemáticos sugeridos na literatura e verificaram que o modelo de Page foi o que melhor se adequou aos dados da cinética de secagem. O modelo de Page também foi o que melhor representou os dados experimentais da cinética de secagem, em camada delgada, de sementes de feijão quando comparado com os modelos de Thompson, Exponencial e de Difusão (AFONSO JÚNIOR e CORRÊA, 1999). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AFONSO JÚNIOR P.C. & P.C. CORRÊA Comparação de modelos matemáticos para descrição da cinética de secagem. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v.3, n.3, p.349-353, 1999. HENDERSON, S. M.; PABIS, S. Grain drying theory. I. Temperature effect on drying coefficient. Journal of Agriculture Engineering Research, v.6, n.3 p.169-174, 1961. 670
KESTER, A. N.; RESENDE, O.; SILVA, G. P.; OLIVEIRA, D. E.C.; BESSA, J. F. V.; ULLMANN, R. Cinética de secagem de grãos de soja. In: I Congresso de Pesquisa e Pós-Graduação do Câmpus Rio Verde do IF Goiano, 2012. KOWALSKI, S. J.; SZADZINSKA, J.; LECHTANSKA. Non-stationary drying of carrot: Effect on product quality. Journal of Food Engineering, v. 118, p. 393-399, 2013. KRZYZANOWSKI F. C., WEST S. H., FRANÇA NETO J. B. Drying peanut seed using air ambient temperature at low relative humidity. Revista Brasileira de Sementes, vol. 28, nº 3, p.01-05, 2006. Lewis W. K. The rate of druing of solid materials. Indust Engng Chemistry., v.13, p. 423, 1921. PAGE, C. Factors Influencing the Maximum Rate of Drying Shelled Corn in Layers. West Lafayette,. MSc Thesis, Purdue University. Indiana. 1949. RESENDE, O.; CORRÊA, P., C.;GONELI, A., L., D.; BOTELHO, F., M.; RODRIGUES, S. Modelagem matemática do processo de secagem de duas variedades de feijão (phaseolus vulgaris l.). Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, v.10, n.1 p.17-28, 2008. 671