Análise da Cinética de Secagem em Camada Fina do Arroz Vermelho em Casca

Abstract

Os objetivos deste trabalho foram ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem do arroz vermelho em casca em camada fina para as temperaturas de 40, 50, 60, 70 e 80 °C na velocidade de 0,8 m s-1 e teor de água de 25% base úmida, determinar e avaliar o coeficiente de difusividade efetiva, obter a energia de ativação do processo, bem como determinar suas propriedades termodinâmicas. O ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais foi realizado através de análise de regressão não-linear, utilizando o programa computacional Statistica, versão 7. Os modelos foram selecionados tomando-se como parâmetro a magnitude do coeficiente de determinação (R 2), do erro médio relativo (P) e do desvio quadrático médio (DQM). Através das curvas de cinética de secagem, observou-se que quando se aumenta a temperatura ocorre uma diminuição do tempo de secagem. Dentre os modelos analisados, o de Cavalcanti Mata foi o que melhor ajustou-se aos dados experimentais em todas as temperaturas, tendo apresentado coeficiente de determinação (R 2) igual a 99,99% para toda faixa de temperatura, erro relativo médio (P) inferior a 10% e um desvio quadrático médio (DQM) inferior a 0,0020. A difusividade efetiva dos grãos de arroz vermelho, estimada pelo modelo Fick, aumentou com a elevação da temperatura do ar de secagem, apresentando valores entre 2,332x10-11 a 6,451x10-11 m 2 s-1. A relação do coeficiente de difusividade efetiva com a temperatura de secagem pode ser descrita pela equação de Arrhenius, que apresenta uma energia de ativação para a difusão do líquido de 20,13 kJ mol-1. Com o aumento de temperatura do ar de secagem, a energia livre de Gibbs aumentou, enquanto a entalpia e entropia decrescem para os grãos de arroz vermelho. Palavras-chaves: Secagem, modelagem matemática, difusividade efetiva.

Convective drying of black rice grains (Oryza sativa L.): new mathematical modeling insights and thermodynamic properties

“…According to Araújo et al (2017), the positive value of Gibbs free energy is characteristic of an endergonic reaction, in which it requires an addition of energy from the medium in which the product is involved for the reaction to Thus, as predicted, this study revealed consistent results regarding the behavior of the thermodynamic properties of the mathematical models used, as the drying temperature was increased. This pattern of behavior was also observed in previous studies, such as that by Sousa et al (2016), who investigated the thermodynamic properties of the drying kinetics of unhusked red rice grains at different temperatures. Furthermore, authors such as Rashid et al (2023) found a similar behavior when evaluating the drying of black rice grains at temperatures of 50, 60 and 70 ºC.…”

“…As the process progresses, the drying rate decreases, demonstrating greater resistance in removing water from the product until equilibrium is reached between the product and the drying air. According to Sousa et al (2016), in this period, the internal resistance to water transport becomes greater than the external resistance, allowing water transport to occur by capillary flow, liquid diffusion or vapor diffusion. In Figure 3, we can see that the average times needed to complete the drying process of black rice were 1710, 1530, 1110, 1050 and 810 minutes, respectively, for temperatures of 35, 45, 55, 65 and 75ºC.…”

Mathematical modeling and thermodynamic properties of the drying kinetics of trapiá residues

“…For both samples, there were gradual reductions in the variation in enthalpy (4H), inversely proportional to the increase in temperature; and the positive nature of 4H reflected an endothermic transformation with heat absorption, a behavior related to the increase in partial pressure of the water vapor in the material caused by the increase in drying air temperature. Thus, there is an increase in the rate of water diffusion from the inside to the surface of the material, leading to a loss of water from the product by desorption (Araújo et al, 2017;Sousa, Cavalcanti-Mata, Duarte, Almeida, & Rosa, 2016). T A B L E 5 Parameters of the mathematical models fitted to the drying data of the residual trapi a seeds, plus the coefficients of determination (R 2 ), MSD, and chi-square (χ 2 ) values The values for the variation in enthalpy were shown to be lower for the residual peel, indicating that less energy was required for the drying process to occur, and that at higher temperatures, less energy would be required for drying (Corrêa, Oliveira, Oliveira, Botelho, & Goneli, 2017).…”

Estudo tecnológico da obtenção de farinha desengordurada a partir do resíduo do extrato aquoso de gergelim (Sesamum indicum L.)

“…Ao analisar a Tabela 6, observa-se que ocorre a diminuição da entalpia (ΔH) com o aumento da temperatura do ar de secagem para todos os modelos analisados. Em concordância com Sousa (2017) esse comportamento está interligado ao aumento da pressão parcial de vapor de água no material com o aumento da temperatura, desta forma, ocorre o aumento da velocidade de difusão da água do interior para a superfície do grão, ocorrendo perda da água do produto por dessorção. Assim, este estudo correspondeu as expectativas, pois apresentou menores valores de entalpia em temperaturas de secagem mais elevadas, indicando que menos energia é necessária para remover a água ligada ao produto durante a secagem em temperaturas mais altas.…”