7 PROPRIEDADES FÍSICAS DE SEMENTES DE FEIJÃO (Phaseolus vulgaris L.) VARIEDADE EMGOPA 201 OURO Manoel Cândido de Oliveira Neto 1 ; Renata Cunha dos Reis 2 ; Ivano Alessandro Devilla 3 Resumo: Sementes de feijão da variedade de feijão EMGOPA 201 OURO foram utilizadas para determinar as seguintes propriedades físicas: tamanho, forma, massas específicas aparente e unitária, porosidade, ângulo de repouso e peso de mil sementes em diferentes teores de água. Houve uma diminuição das dimensões dos eixos ortogonais característicos (a, b e c), da esfericidade, da porosidade, ângulo de repouso e massa de mil grãos com a redução do teor de água enquanto a circularidade, massa específica aparente e massa especifica unitária aumentaram com a redução do teor de água. PALAVRAS-CHAVE: Tamanho, forma, massa específica. ABSTRACT: Bean seeds of the variety of beans "EMGOPA 201 Gold" were used to determine the following physical properties of beans: Size, shape, density and unit, porosity, angle rest and thousand seed weight in different moisture contents. There was a decrease of the dimensions of characteristic orthogonal axes (a, b and c), the sphericity, porosity, angle of repose and thousand grain weight by reducing the water content while the roundness, bulk density and true density increased with reduction of water content. KEY WORDS: Size, shape, specific mass. 1 Mestrando do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola UnUCET/UEG. 2 Mestranda do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola UnUCET/UEG. 3 Docente do Curso de Mestrado em Engenharia Agrícola UnUCET/UEG. 99
Agrotecnologia 1 INTRODUÇÃO A cultura do feijoeiro, assim como as demais culturas, está sujeita a vários fatores que, direta ou indiretamente, interferem na sua capacidade produtiva. O armazenamento constitui uma das etapas de grande importância dentro desse processo e boas condições durante esse período contribui para a manutenção da qualidade das sementes (RESENDE et al., 2003). A qualidade da semente é definida como sendo o somatório de todos os atributos genéticos, físicos, fisiológicos e sanitários, os quais influenciam a capacidade de originar plantas de alta capacidade produtiva (POPINIGIS, 1985). As propriedades físicas dos grãos e sementes são de extrema importância para o dimensionamento e projeto de equipamentos transportadores, de limpeza e separação, no emprego de técnicas utilizadas no armazenamento e construção de silos e outros dispositivos de armazenagem. O conhecimentos das relações entre as propriedades físicas e os fatores de deterioração, pode auxiliar na solução de problemas relacionados a transferência de calor e massa durante as etapas de secagem e na aeração e para um armazenamento correto do produto (GONELI et al., 2003). Segundo Pê et al. (2003) as características físicas tais como tamanho e forma são de grande interesse para o controle e automação de equipamentos visando melhorar a qualidade do produto e agregar valor econômico, consequentemente reduzindo custos com mão de obra e tempo de operação no processamento e póscolheita. A massa específica aparente e unitária de grãos e sementes agrícolas normalmente com a redução do teor de água do produto. O crescimento depende da percentagem de grãos danificados, do teor de água inicial, da temperatura alcançada durante a secagem, do teor de água final da variedade e da espécie do grão (COUTO et al., 1999). A porosidade é uma característica física importante em várias operações unitárias na linha de processos de uma agroindústria. Dentre outros processos, pode-se citar a secagem e a aeração de grãos e o resfriamento e o congelamento de frutas (MATA et al., 2002). De acordo com o apresentado, objetivou-se com este trabalho determinar as propriedades físicas: forma, tamanho, massa específica aparente, massa específica unitária, porosidade, ângulo de repouso e peso de mil sementes de feijão, variedade Emgopa 201-Ouro, em diferentes teores de água. 100
Propriedades físicas de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade emgopa 201 Ouro 2 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido na Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás (UEG), com sementes da variedade de feijão EMGOPA 201 OURO fornecida pelo Centro Tecnológico de Pesquisa Agropecuária (CTPA) da Agencia Rural de Anápolis GO. O produto utilizado no experimento possuía, inicialmente, um teor de água de 22,8 %. Para se obter os demais teores de água (19,5; 16,8; 14 e 11 % b.u.) uma amostra de 15 kg de sementes de feijão foi submetida a secagem em estufa regulada a 45 ºC. O teor de água foi determinado em estufa com circulação forçada de ar a 103 ºC + 1 ºC, durante 24 h, em três repetições. Para a determinação do tamanho das sementes, mediu-se as dimensões dos seus eixos ortogonais referentes ao comprimento (a), largura (b) e espessura (c) de 50 grãos, utilizado-se um paquímetro digital de 0,01 mm de resolução. Já na caracterização da forma dos grãos utilizou-se um scanner para digitalizar as sementes em sua posição natural de repouso. O software Autocad 2000 foi utilizado para o dimensionamento. A esfericidade e a circularidade foram determinadas por meio das Equações 1 e 2. A determinação da massa específica aparente e massa específica unitária foi realizada em seis repetições segundo Mohsenin (1980). A porosidade foi determinada pela Equação 3. r a. b. 2 3 c C Ap Ac 1 ap u em que, r = esfericidade, %; a, b, c = eixos ortogonais característicos do produto, mm; C = circularidade, %; Ap = área projetada do produto em sua posição natural de repouso, mm 2 ; Ac = área do menor circulo circunscrito, mm 2 ; ε = porosidade %; ρ ap = massa específica aparente, kg m 3 ; e ρ u = massa específica unitária, kg m 3. Para determinação do ângulo de repouso em laboratório, foi utilizado o equipamento sugerido por Benedetti e Jorge (1987). O equipamento consiste em uma caixa retangular de dimensões (0,30 0,20 0,40 m), construída em vidro e madeira, dotada de um recipiente retangular onde a matéria prima em estudo é 101
Agrotecnologia colocada através de uma moega para o escoamento do produto para o interior da caixa. Em uma transparência foram plotados ângulos (0 90 º) com intervalos de 2 º. A transparência foi afixada no vidro com a indicação de 0 º paralela a base do equipamento. A altura de queda do produto foi de 0,26 m. A massa de 1000 sementes foi determinado pesando-se 1000 sementes em uma balança digital com resolução de 0,01 g, em seis repetições. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Figura 1 encontram-se os valores médios dos eixos ortogonais característicos (a, b e c) para as sementes de feijão EMGOPA 201 OURO nos teores de água estudados. Figura 1: Dimensões características referentes ao comprimento (a), largura (b), e espessura (c) das sementes de feijão em função do teor de água. Verifica-se, na Figura 1, a existência de uma redução do tamanho das sementes com a redução do teor de água. A redução do tamanho deve-se ao 102
Propriedades físicas de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade emgopa 201 Ouro processo de secagem, no qual ocorre a contração das sementes. Ainda na Figura 1, nota-se à relação linear entre o comprimento, a largura e a espessura da semente com o teor de água que apresenta coeficientes de determinação (R 2 ) de 96,95%, 98,32% e 97,73% e o valor de P de 0,004; 9,7x10-4 e 0,001 respectivamente, mostrando que o modelo linear é preditivo. Na Figura 2 são apresentados os valores para a esfericidade e circularidade das sementes de feijão em diversas umidades. Dados experimentais Y= -0,043X + 0,067 Desvio Padrão R 2 = 0,936 ------- Ajuste linear P= 0,038 76 75 Esfericidade (%) 74 73 72 71 a 10 12 14 16 18 20 22 24 Teor de Umidade (b.u.) Circularidade (%) Dados experimentais Y= -0,007X + 0,872 ------- Desvio Padrão R2 = 0,819 Ajuste linear P= 0,028 82 80 78 76 74 72 70 10 12 14 16 18 20 22 24 Teor de água (b.u.) b Figura 2: Valores de esfericidade (d), circularidade (e) das sementes de feijão em função do teor de água. Nota-se, que a esfericidade é diretamente proporcional ao teor de água. A redução da esfericidade do teor de água inicial para a final foi de 6,93 %. Já a circularidade é inversamente proporcional ao teor de água do feijão. Segundo Corrêa et al., (2004) para os grãos de trigo da cultivar Aliança as três dimensões axiais (a, b e c) e a esfericidade reduziram proporcionalmente com a diminuição do teor de água, confirmando os valores obtidos neste trabalho. Para o mesmo autor, à medida que foi aumentado o teor de água ocorreu um aumento da circularidade fato este, que não pode ser observado no presente trabalho, pois à medida que o teor água aumentou, a circularidade diminuiu, ou seja, a medida que o teor de água do feijão diminuiu a forma do mesmo aproximou-se da forma de um circulo. Os valores de massa específica aparente, massa específica unitária são apresentadas na Figura 3. 103
Agrotecnologia Figura 3: Valores médios e desvios para massa específica aparente, massa específica unitária em função do teor de água da variedade Feijão EMGOPA 201 OURO. Os valores de massa específica aparente variaram de 779,16 a 831,26 kg m 3 e os de massa específica unitária de 1254 a 1295 kg m 3 para uma faixa de teor de água entre 22,8 a 11 %. Observa-se um aumento quadrático da massa específica aparente e unitária com a diminuição do teor de água (Figura 3) cujos coeficientes de determinação de 92,85% e 97,19% e os valores de P foram 0,039 e 0,023 respectivamente, mostrando que os modelos são preditivos. Os valores médios da porosidade estão expressos na Figura 4. A porosidade apresentou para o feijão valores entre 35,83 a 37,87 % na faixa de teor de água estudada (Figura 4). Observa-se que a porosidade descreveu comportamento semelhante à maioria dos produtos agrícolas, apresentando redução dos seus valores com a diminuição do teor de água. Resende et al. (2008) também constataram o mesmo comportamento linear para a porosidade dos grãos de feijão Vermelho Coimbra durante a secagem, embora estes tenham apresentado maiores valores de porosidade comparados com o feijão Engopa Ouro. Este fato, provavelmente, é devido às diferenças de tamanho e forma entre as duas variedades. 104
Propriedades físicas de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade emgopa 201 Ouro Figura 4: Valores observados e estimados da porosidade das sementes de feijão em função do teor de água. Ribeiro et. al. (2005) utilizaram grãos de soja, variedade UFV 20, colhidos com teor de água de aproximadamente 45 % b.s e verificaram um aumento da massa específica real e da massa específica aparente com a redução do teor de água. Os mesmos autores verificaram ainda, que a porosidade diminuiu linearmente de 44,7 para 41,1% com a redução do teor de água na faixa entre 0,31 a 0,15 (b.s.). Portanto os dados destes autores confirmam os dados coletados neste trabalho seguindo as mesmas características da maioria dos produtos agrícolas. Os valores do ângulo de repouso e da massa de mil sementes são apresentados na Figura 5. 105
Agrotecnologia Na Figura 5 verifica-se uma diminuição linear do ângulo de repouso (30,6 a 29,0 ) com a queda do teor de água (22,8 a 11%). A relação do ângulo de repouso com o teor de água explica mais de 98,60 % da variável resposta analisada em torno da média, com o valor de P de 0,004, o que torna o modelo linear preditivo. Cos_kuner e Karababa (2007) analisaram sementes de coentro com teor de água de 7,10 a 18,94% e encontraram para o ângulo de repouso valores de 24,91 e 30,70, verificando que a medida que foi aumentando o teor de água o ângulo de repouso também aumentou. Figura 5: Valores médios e desvios para ângulo de repouso e da massa de mil sementes em função do teor de água da variedade Feijão EMGOPA 201 OURO. Na Figura 5b, nota-se que houve uma diminuição da massa de mil sementes (199,87 a 176,89 g) à medida que foi diminuído o teor de água do feijão. A relação linear do peso de mil sementes com o teor de água apresentando um coeficiente de determinação (R 2 ) explicando 99,23 % da variação total da variável resposta analisada e o valor de P de 1,453x10-4. Resende et al (2008) verificaram que com a redução do teor de água do feijão da cultivar vermelho Coimbra de 0,45 a A massa específica aparente e unitária de grãos e sementes agrícolas normalmente com a redução do teor de água do produto. O crescimento depende da percentagem de grãos danificados, do teor de água inicial, da temperatura alcançada durante a secagem, do teor de água final da variedade e da espécie do grão (COUTO et al., 1999). 106
Propriedades físicas de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade emgopa 201 Ouro A porosidade é uma característica física importante em várias operações unitárias na linha de processos de uma agroindústria. Dentre outros processos, pode-se citar a secagem e a aeração de grãos e o resfriamento e o congelamento de frutas (MATA et al., 2002). De acordo com o apresentado, objetivou-se com este trabalho determinar as propriedades físicas: forma, tamanho, massa específica aparente, massa específica unitária, porosidade, ângulo de repouso e peso de mil sementes de feijão, variedade Emgopa 201-Ouro, em diferentes teores de água. 4 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido na Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás (UEG), com sementes da variedade de feijão EMGOPA 201 OURO fornecida pelo Centro Tecnológico de Pesquisa Agropecuária (CTPA) da Agencia Rural de Anápolis GO. O produto utilizado no experimento possuía, inicialmente, um teor de água de 22,8 %. Para se obter os demais teores de água (19,5; 16,8; 14 e 11 % b.u.) uma amostra de 15 kg de sementes de feijão foi submetida a secagem em estufa regulada a 45 ºC. O teor de água foi determinado em estufa com circulação forçada de ar a 103 ºC + 1 ºC, durante 24 h, em três repetições. 0,11 (b.s.), a massa de 1000 grãos variou de 0,31 a 0,23 kg. O que confirma os dados obtidos neste trabalho, já que mesmo ocorreu com a variedade feijão Engopa 201 Ouro. 107
Agrotecnologia 5 CONCLUSÃO Considerando as condições experimentais deste trabalho e os resultados obtidos, conclui-se que: (a) houve uma diminuição das dimensões dos eixos orto. Figura 5: Valores médios e desvios para ângulo de repouso e da massa de mil sementes em função do teor de água da variedade Feijão EMGOPA 201 OURO. Na Figura 5b, nota-se que houve uma diminuição da massa de mil sementes (199,87 a 176,89 g) à medida que foi diminuído o teor de água do feijão. A relação linear do peso de mil sementes com o teor de água apresentando um coeficiente de determinação (R 2 ) explicando 99,23 % da variação total da variável resposta analisada e o valor de P de 1,453x10-4. Resende et al (2008) verificaram que com a redução do teor de água do feijão da cultivar vermelho Coimbra de 0,45 a A massa específica aparente e unitária de grãos e sementes agrícolas normalmente com a redução do teor de água do produto. O crescimento depende da percentagem de grãos danificados, do teor de água inicial, da temperatura alcançada durante a secagem, do teor de água final da variedade e da espécie do grão (COUTO et al., 1999). A porosidade é uma característica física importante em várias operações unitárias na linha de processos de uma agroindústria. Dentre outros processos, pode-se citar a secagem e a aeração de grãos e o resfriamento e o congelamento de frutas (MATA et al., 2002). De acordo com o apresentado, objetivou-se com este trabalho determinar as propriedades físicas: forma, tamanho, massa específica aparente, massa específica unitária, porosidade, ângulo de repouso e peso de mil sementes de feijão, variedade Emgopa 201-Ouro, em diferentes teores de água de 22,8 %. Para se obter os demais teores de água (19,5; 16,8; 14 e 11 % b.u.) uma amostra de 15 kg de sementes de feijão foi submetida a secagem em estufa regulada a 45 ºC. O teor de água foi determinado emgonais característicos (a, b e c), da esfericidade, da porosidade, ângulo de repouso e massa de mil grãos com a redução do teor de água; e (b) a circularidade, massa específica aparente e massa especifica unitária aumentaram com a redução do teor de água. 108
Propriedades físicas de sementes de feijão (Phaseolus vulgaris L.) variedade emgopa 201 Ouro 6 REFERÊNCIAS CORRÊA, P.C.; RIBEIRO, D.M.; RESENDE, O.; HENRIQUES, D.R.; SOUZA M.A. Análise da porosidade, massa específica aparente e real do trigo durante o processo de secagem. XXXIII CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, CD-ROM, 2004, São Pedro. Anais... Viçosa: Universidade Federal de Viçosa MG, 2004. COUTO, S.M.; MAGALHÃES, A.C.; QUEIROZ, D.M.; BASTOS, I. T. Massa específica aparente e real e porosidade de grãos de café em função do teor de umidade. R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, Campina Grande, v.3, n.1, p.61-68, 1999. GONELI, A.L.D., CORRÊA P.C., SILVA, F. S., MIRANDA, G.V. Efeito do teor de impurezas nas propriedades físicas de sementes de milho. Resumos do 32º CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA, Goiânia, 2003, p. 77. MATA, M.E.R.M.C., DUARTE, M.E.M. Porosidade intergranular de produtos agrícolas. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002. MOHSENIN, N.N. Thermal properties of foods and agricultural ma massa específica aparente e unitária de grãos e sementes agrícolas normalmente com a redução do teor de água do produto. O crescimento depende da percentagem de grãos danificados, do teor de água inicial, da temperatura alcançada durante a secagem, do teor de água final da variedade e da espécie do grão (COUTO et al., 1999). 109