Secagem e Armazenagem de Grãos e Sementes Aula 04 Umidade de equilíbrio e equações ões: Conceito; Isotermas de equilibrio; Dessorção adsorção; Determinação da umidade de equilíbrio; Equações. Conceito: Umidade de equilíbrio É a capacidade de ceder ou absorver umidade de acordo com a variação da umidade relativa do ar contido no espaço intersticial da massa de grãos. Para a secagem Água = água livre + água de constituição Matéria seca 1
Microclima P v grão Secagem P vg > P var Umedecimento P v grão P vg < P var 2
Equilíbrio higroscópico P v grão P vg =P var Isotermas de equilibrio É a relação entre a umidade de determinado produtos e a correspondente umidade relativa de equilíbrio, para uma dada temperatura. Dessorção adsorção: Dessorção: É quando os grãos perdem água para o ambiente. Adsorção: É quando os grãos ganham água do ambiente. 3
Fenômeno de histerese: A velocidade de adsorção de água pelo grão é mais lenta que a velocidade de dessorção. Pressão de vapor x Umidade de equilíbrio A pressão de vapor d água d do produto pode ser determinada pela superposição dos dados de umidade de equilíbrio, no gráfico psicrométrico trico: Determinação da umidade de equilíbrio: É feita pela manutenção do produto em um ambiente cujas caracterpisticas psicrométricas são conhecidas ou preestabelecidas. Métodos: Estático tico Dinâmico 4
Método estático tico: É o mais usado; Necessita de vários v dias ou semanas para atingir o equilíbrio; Usa-se se soluções salinas saturadas ou ácidas em diferentes concentrações. Método dinâmico: A umidade de equilíbrio é atingida mais rapidamente; O ar com condições controladas, circula pela amostra de grãos; Alguns valores de umidade relativa para diferentes sais a 27 ºC: 5
Valores de umidade relativa para diferentes temperaturas e concentrações de H 2 SO 4 : Atividade de água: O quociente entre a pressão de vapor em um alimento (P) e a existente na água pura (P( o ) uma temperatura constante é definida como atividade de água (A( w ) A w = P / P o A maioria das bactérias não se multiplica quando a atividade de água é inferior a 0,91, as leveduras a valores inferiores 0,88 e os fungos inferior a 0,80. Atividade de água: A a w de um alimento e a umidade relativa do ambiente no qual se encontra tendem sempre a equilibrar-se, e, por isso, é comum expressar-se como umidade relativa de equilíbrio (%) (URE). A w = URE / 100 6
Modelos matemáticos ticos A A relação matemática tica mais empregada para representar as isotermas de equilíbrio é: Equações ões: Outros modelos da literatura (RESENDE et all., 2005). PARK, Kil Jin; ; BIN, Adriana e BROD, Fernando Pedro Reis. Obtenção das isotermas de sorção e modelagem matemática tica para a pêra bartlett (Pyrus sp.) com e sem desidratação osmótica. Ciênc. Tecnol. Aliment... 2001, vol.21, n.1 7
Constantes a, b e c para o cálculo c do teor de umidade de equilíbrio de grãos, de acordo com a Equação de Chung Pfost Outras equações de interesse: Peleg (Modelo empírico de quatro parâmetros, 1993) B.E.T. (Brunauer, Emmet e Teller,, 1938) G.A.B. (Guggenheim,, Anderson e de Boer) Calor isostérico Permitem: Estimar as necessidades energéticas do processo de secagem; Obter dados sobre o estado da água no produto; Deduções sobre a microestrutura e as mudanças as físicas f que acontecem no produto. Calor isostérico Definição termodinamica É a diferença a entre a entalpia da água na fase de vapor e a entalpia da água líquida l adsorvida no sólido. s Determinação A partir dos dados de equilíbrio higroscópico e baseia-se na equação de Clausius-Clapeyron Clapeyron. 8
O calor isotérico líquido q st (kj kg -1 ) É determinado pela equação de Clasius- Clapeyron: q = R st 1 ( ln ( A )) w ( ) T Em que: R = constante universal dos gases [0,4618 kj(kg k) - 1 ]; A w = atividade de água; T = temperatura absoluta, K. 0,5 5% 6% 7% 9% 13% 20% 40% 60% 93% 0,0 ln(aw) -0,5-1,0-1,5-2,0 0,0029 0,003 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 0,0035 0,0036 1/T (K-1) Curvas de calor isostérico líquido As curvas de calor isostérico líquido (q( st ) podem ser ajustadas em função da umidade de equilíbrio (U( eq ): Modelos matemáticos ticos mais usuais: Sopade e Ajisegiri (1994): q = Aexp( BU st Vivanco-Pezantes (2006): q st e ) = A + B exp( U e / C) 9
Secagem e Armazenagem de Grãos e Sementes Próxima aula Importância e princípios pios da secagem de grãos e sementes: Definição; Importância; Princípios gerais de secagem; Movimentação de água no grãos. 10