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KIL JIN PARK
GRAZIELLA COLATO ANTONIO
RAFAEL AUGUSTUS DE OLIVEIRA
KIL JIN BRANDINI PARK
http://www.feagri.unicamp.br/ctea/projpesq.html
Campinas, Março de 2007.
OBS.: Os autores agradecem a citação deste documento nas
referências bibliográficas.
^
SUMÁRIO
- I. INTRODUÇÃO NOMENCLATURA...................................................................................................................................................... i
- II. MATÉRIA PRIMA
- 2.1 COMPORTAMENTO BIOLÓGICO.....................................................................................................................
- 2.1.1 Respiração Aeróbica
- 2.1.2 Respiração anaeróbica
- 2.1.3 Fatores que afetam a intensidade da respiração
- 2.1.3.1 Umidade.................................................................................................................................................................
- 2.1.3.2 Temperatura...........................................................................................................................................................
- 2.1.3.3 Umidade versus Temperatura...............................................................................................................................
- 2.1.3.4 Microorganismos ..................................................................................................................................................
- 2.1.3.5 Outros Fatores .......................................................................................................................................................
- 2.1.4 Conseqüências do processo Respiratório
- 2.1.4.1 Umidificação e Aquecimento...............................................................................................................................
- 2.1.4.2 Quebra Técnica .....................................................................................................................................................
- 2.2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS
- 2.3 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
- 2.3.1 Peso Hectolitro.......................................................................................................................................
- 2.3.2 Ângulo de Repouso...............................................................................................................................
- 2.3.3 Porosidade
- 2.3.4 Condutividade Térmica
- 2.3.5 Higroscopicidade
- 2.4 LIMPEZA
- 2.5 DETERMINAÇÃO DE UMIDADE....................................................................................................................
- 2.6 MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
- 2.6.1 Métodos Diretos
- 2.6.1.1 Método da estufa.................................................................................................................................................
- 2.6.2 Métodos Indiretos.................................................................................................................................
- 2.7 CONTEÚDO DE UMIDADE
- III. TRATAMENTOS DO AR
- 3.1 PSICROMETRIA...........................................................................................................................................
- 3.1.1 Introdução
- 3.1.2 Propriedades do Ar - Vapor de água
- 3.1.2.1 Temperatura de Bulbo Seco ...............................................................................................................................
- 3.1.2.2 Umidade Absoluta ..............................................................................................................................................
- 3.1.2.3 Umidade Relativa................................................................................................................................................
- 3.1.2.4 Grau de Saturação ...............................................................................................................................................
- 3.1.2.5 Temperatura de Orvalho ou Ponto de Orvalho .................................................................................................
- 3.1.2.6 Entalpia................................................................................................................................................................
- 3.1.2.7 Temperatura de Saturação Adiabática ...............................................................................................................
- 3.1.2.8 Temperatura de Bulbo Úmido............................................................................................................................
- 3.1.2.9 Volume Específico..............................................................................................................................................
- 3.1.3 Construção da Carta Psicrométrica
- 3.1.4 Utilização da Carta Psicrométrica
- 3.1.4.1 Identificação ........................................................................................................................................................
- 3.1.4.2 Processos do ar....................................................................................................................................................
- 3.1.4.3 Combinação dos Processos ................................................................................................................................
- IV. RELAÇÃO ENTRE UMIDADE E SÓLIDO
- 4.1 EQUAÇÕES DE ISOTERMAS
- 4.1.1 Modelo de Langmuir
- 4.1.2 Modelo de BET (Brunauer, Emmet e Teller)........................................................................................
- 4.1.3 Modelo de BET linearizado..................................................................................................................
- 4.1.4 Modelo de GAB (Gugghenheim, Anderson e de Boer).........................................................................
- 4.1.5 Modelo de Chen
- 4.1.6 Modelo de Chen & Clayton..................................................................................................................
- 4.1.7 Modelo de Chung & Pfost (1967)
- 4.1.8 Modelo de Halsey.................................................................................................................................
- 4.1.9 Modelo de Oswin..................................................................................................................................
- 4.1.10 Modelo de Henderson......................................................................................................................
- 4.1.11 Modelo de Aguerre..........................................................................................................................
- 4.1.12 Modelo de Peleg..............................................................................................................................
- V. TEORIA DE SECAGEM.................................................................................................................................
- 5.1 PRINCÍPIOS DE SECAGEM
- 5.2 MECANISMOS DE MIGRAÇÃO DE UMIDADE
- 5.3 EFEITOS COLATERAIS DURANTE A SECAGEM
- 5.4 CURVAS TÍPICAS DE SECAGEM
- 5.5 CÁLCULO DE CINÉTICA DE SECAGEM
- 5.5.1 Período de Taxa Constante
- 5.5.2 Período de Taxa Decrescente...............................................................................................................
- 5.5.2.1 Teoria Difusional ................................................................................................................................................
- 5.5.2.2 Teoria Capilar......................................................................................................................................................
- 5.6 DADOS EXPERIMENTAIS
- 5.6.1 Medida do Coeficiente de Difusão da água
- 5.6.1.1 Método estacionário............................................................................................................................................
- 5.6.1.2 Método não-estacionário ....................................................................................................................................
- 5.6.1.3 Método por identificação....................................................................................................................................
- 5.6.2 Experimento e Tratamento dos Resultados
- 5.6.3 Curva Característica de Secagem........................................................................................................
- VI. PRÁTICA DE SECAGEM DE ALIMENTOS..........................................................................................
- 6.1 CURVA DE SECAGEM
- 6.1.1 Umidade do material............................................................................................................................
- 6.2 TAXA DE SECAGEM....................................................................................................................................
- 6.2.1 Regressão não Linear...........................................................................................................................
- 6.3 DIMENSIONAMENTO DO SECADOR
- 6.3.1 Tempo de secagem
- 6.3.1.1 Período de Taxa Constante.................................................................................................................................
- 6.3.1.2 Período de Taxa Decrescente .............................................................................................................................
- 6.4 DIMENSÕES DO SECADOR...........................................................................................................................
- 6.5 CONSUMO ENERGÉTICO DO PROCESSO
- 6.5.1 Ventiladores
- 6.5.2 Aquecimento do ar
- 6.5.3 Custo de processo
- VII. MÉTODOS DE SECAGEM
- 7.1 SECAGEM POR CONVECÇÃO
- 7.2 SECAGEM POR CONDUÇÃO
- 7.3 SECAGEM POR RADIAÇÃO
- 7.4 SECAGEM DIELÉTRICA
- 7.5 SECAGEM POR LIOFILIZAÇÃO
- 7.6 SECAGEM POR VAPOR SUPER AQUECIDO
- 7.7 SECAGEM EM LEITO FLUIDIZADOS ATIVOS
- VIII. TIPOS DE SECADORES
- 8.1 CRITÉRIOS PARA CLASSIFICAÇÃO
- 8.2 SECADORES COM REGIME HIDRODINÂMICO NÃO ATIVO
- 8.2.1 Secadores com leito estacionário,........................................................................................................
- 8.2.2 Secadores com leito móvel
- 8.2.3 Secadores com leito de queda livre......................................................................................................
- 8.3 SECADORES COM REGIME HIDRODINÂMICO ATIVO.....................................................................................
- 8.3.1 Secadores com leito fluidizado.............................................................................................................
- 8.3.2 Secadores com leito agitado
- 8.3.3 Secadores com leito escoante.............................................................................................................
- 8.4 TIPOS DE SECADORES DE GRÃOS
- 8.4.1 Secadores de camada estática (leito fixo)
- 8.4.2 Secadores contínuos...........................................................................................................................
- 8.5 SISTEMAS DE SECAGEM PARA GRÃOS
- 8.5.1 Silos secadores
- 8.5.2 Secador móvel com sistema de carga contínuo..................................................................................
- 8.5.3 Secador de torre.................................................................................................................................
- 8.5.4 Seca-aeração......................................................................................................................................
- 8.6 PROJETO DE SECADORES
- BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................................................
i
NOMENCLATURA
α Constante de forma (equação expandida de Fick) - A Constantes das isotermas - a, b, c Constantes da equação de Nusselt - As Área superficial [m^2 ] aw Atividade de água - β coeficiente convectivo de transferência de massa [kgw/Pa·m^2. s] B Constantes das isotermas - C Constantes das isotermas - Cpa Calor específico de ar seco [kcal/kga ºC] Cpv Calor específico de vapor de água [kcal/kgv ºC] dif Difusividade de transferência de massa [m^2 /s] D Constantes das isotermas - Def Difusividade efetiva [m^2 /s] G Coeficiente do modelo de PAGE - h Entalpia por massa unitária [J/kg] H Entalpia [J] ha Entalpia do ar seco [kcal/kga] ho Coeficiente convectivo de transferência de calor [W/m^2. oC] hv Entalpia de vapor de água [kcal/kga] Hv Entalpia de vaporização [W/kg. oC] i Número de termos da equação expandida de Fick - K Constantes das isotermas - k 1 e k 2 Constantes das isotermas - k Constante da equação expandida de Fick [1/s] L Calor latente de vaporização [kcal/kgv]
l Dimensão característica (equação expandida de Fick) [m] m&^ Vazão mássica [kga/h] m Expoente do modelo de PAGE - M Massa [kg] n Número de moles = M/pM [kg/mol] N Fluxo de massa [kgw/m^2. s] n Número de camadas (equação de BET) - n 1 e n 2 Constantes das isotermas - Nu Número de Nusselt - P Pressão [Pa] PMa Peso molecular de ar seco [28, 966 kg/kg mol] PMv Peso molecular de vapor de água [18 kg/kg mol] q Calor transferido por tempo [kcal/h] Q Fluxo de calor por área [W/m^2 ] R Constante universal de gases [8341 J/kg mol K ] t Tempo de secagem [s] T Temperatura [K ou ºC]
T∞ Temperatura do ar de secagem [oC]
I. INTRODUÇÃO
O objetivo máximo de qualquer processamento é a manutenção das qualidades do produto. Portanto, para o dimensionamento e controle ótimos de processos e equipamentos de processamento é necessário quantificar a deterioração de qualidade do material que está sendo manuseado.
A qualidade de um produto depende no uso final do produto que, por sua vez, dirá qual a característica necessária da qualidade que deverá ser conservada. Assim, é o critério de conservação de qualidade que dita o nosso processo de secagem.
A secagem de sólidos é uma das mais antigas e usuais operações unitárias encontradas nos mais diversos processos usados em indústrias agrícolas, cerâmicas, químicas, alimentícias, farmacêuticas, de papel e celulose, mineral e de polímeros. É também uma das operações mais complexas e menos entendida, devido à dificuldade e deficiência da descrição matemática dos fenômenos envolvidos de transferência simultânea de calor, massa e quantidade de movimento no sólido. Assim a secagem é um conjunto de ciência, tecnologia e arte, ou seja, um know-how baseado em extensiva observação experimental e experiência operacional (MENON & MUJUMDAR, 1987).
As razões para a secagem são tantas quantos são os materiais que podem ser secos. KEEY (1978) descreve que um produto tem que estar capacitado para um processo subseqüente ou para ser vendido. Assim, existem materiais que necessitam de uma determinada umidade para poderem ser prensados, moídos ou peletizados. Pós necessitam ser secos a baixos conteúdos de umidade, permitindo um armazenamento satisfatório. Custos de transportes também são reduzidos pela remoção de grande parte de água contida no produto. Vegetais desidratados possuem um sabor enriquecido e são também utilizados em pratos rápidos ( fast food ) e caros (PAN et al., 1997).
Segundo KEEY (1972), a secagem durante muitos séculos foi realizada com métodos totalmente sem técnica. Durante a Revolução Industrial na França foi descrita uma das primeiras técnicas de secagem de papel em folhas em uma sala com circulação de ar. Um século depois, outra técnica foi descrita em Londres na “Grande Exibição”, também para a secagem de papel em cilindros aquecidos. Leite e vegetais também eram secos através de um pequeno aquecimento. Fornos simples eram usados para a secagem de amido e porções de sal.
A partir daí uma série de novos métodos de secagem foram surgindo, devido à crescente necessidade de métodos mais eficientes e rápidos. Apesar desta evolução na arte da secagem, métodos complexo de secagem começaram a ser propostos só no fim do século 19, como por exemplo patentes de secador a radiação térmica e secador à vácuo. Estas inovações foram gradualmente sendo proliferadas e incorporadas pela indústria.
A secagem é a remoção de uma substância volátil (comumente, mas não exclusivamente, água) de um produto sólido. E a quantidade de água presente no sólido é chamada de umidade. Esta definição de secagem exclui a concentração de uma solução e a remoção mecânica de água por filtragem ou centrifugação. Exclui também métodos térmicos relatados à destilação.
Durante a secagem é necessário um fornecimento de calor para evaporar a umidade do material e também deve haver um sorvedor de umidade para remover o vapor água, formado a partir da superfície do material a ser seco (Figura 1).
Material a
ser seco
Sorvedor de
Umidade
Fonte de
Calor
Transferência de Calor
Transferência de Massa
Fonte: ALONSO (1998)
Figura 1: Diagrama do processo de secagem
É este processo, de fornecimento de calor da fonte quente para o material úmido que promoverá a evaporação da água do material e em seguida a transferência de massa arrastará o vapor formado.
Do ponto de vista de fornecimento de calor, os mecanismos básicos de transferência de calor empregados indicam os possíveis equipamentos necessários. A retirada do vapor de água formado na superfície do material é analisada do ponto de vista de movimento do fluido, indicando também os possíveis equipamentos para esta finalidade.
Assim, observa-se que dois fenômenos ocorrem simultaneamente quando um sólido úmido é submetido à secagem:
Transferência de energia (calor) do ambiente para evaporar a umidade superficial. Esta transferência depende de condições externas de temperatura, umidade do ar, fluxo e direção de ar, área de exposição do sólido (forma física) e pressão.
Transferência de massa (umidade), do interior para a superfície do material e sua subseqüente evaporação devido ao primeiro processo. O movimento interno da umidade no material sólido é função da natureza física do sólido, sua temperatura e conteúdo de umidade.
Pela equação acima, para cada volume de oxigênio absorvido há um volume desprendido de dióxido de carbono.
A razão destes dois volumes é denominada de quociente respiratório. No presente caso da glicose temos o quociente respiratório igual a 1.
Para os valores médios de quociente para os substratos mais comuns temos: 0,7 a 0,8 para lipídios; 0,8 a 0,9 para protídios e 1,3 a 1,5 para ácidos orgânicos.
Por exemplo, apresentando a oxidação de um lipídeo temos:
(C 15 H 13 COO) 3 C 3 H 5 + 72,5 O 2 → 51 CO 2 + 49 H 2 O + 667,2 cal
Portanto, o quociente respiratório é (51/72,5) = 0,
2.1.2 RESPIRAÇÃO ANAERÓBICA
A respiração anaeróbica é aquela que ocorre na ausência de oxigênio, efetuada por microorganismos.
Os processos de respiração anaeróbica são denominados de fermentações. Os produtos finais desta respiração são gás carbônico e compostos orgânicos simples.
Utilizando novamente a GLICOSE para apresentar algumas reações, temos:
C 6 H 12 O 6 → 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 + 22 cal (álcool etílico)
C 6 H 12 O 6 → 3CH 3 COOH + 15 cal (ácido acético)
C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH + 22,5 cal (ácido lático)
Observe que na respiração anaeróbica, a quantidade de calor liberado por unidade de substrato consumido é consideravelmente menor que nos processos aeróbios (15 a 22,5 calorias comparadas com 677 calorias).
2.1.3 FATORES QUE AFETAM A INTENSIDADE DA RESPIRAÇÃO
Os principais fatores que afetam a intensidade de respiração, além do substrato que é consumido, são umidade e temperatura.
A velocidade respiratória é avaliada pela quantidade de gás carbônico eliminada a cada 24 horas.
2.1.3.1 Umidade O conteúdo de umidade do produto determina o tempo de conservação de acordo com o ambiente em que está armazenado.
Grãos armazenados secos com 11% de umidade respiram pouco. Se tiverem com mais de 13%, a respiração é acelerada consideravelmente.
A respiração aumenta exponencialmente, com o acréscimo da umidade. E este processo causará deterioração do grão e em caso de sementes, com alto conteúdo de umidade perdem o poder germinativo e vigor.
Como exemplo, Tabela 1, temos a variação da velocidade respiratória (mg CO2/100g
24h) de grão de trigo com vários teores de umidade.
Tabela 1: Intensidade do processo respiratório e colônias de fungos a diferentes níveis de umidade do trigo.
Umidade do grão mg CO 2 / 24h Colônias de fungos 12,3 0,07 0, 13,6 0,11 0, 13,8 0,23 0, 14,5 0,57 0, 15,4 2,53 4, 16,3 23,35 209, 16,8 23,35 396, 18,5 111,00 2.275, 20,8 604,90 11.300, 25,2 1.282,00 37.500, 30,5 1.724,80 63.500,
Para frutas e hortaliças, a conservação está associada ainda com o tipo de respiração: aquelas em que o amadurecimento e envelhecimento ocorrem com grande demanda de energia, responsável pela alta taxa de respiração (climatéricos) ou aqueles que necessitam um longo período de amadurecimento (não-climatéricos).
Os produtos perecíveis, por conter altos valores de conteúdo de umidade, necessitam de processamentos que diminuam esta quantidade de água para permitir uma conservação por maior tempo sem a necessidade de conservação a frio ou de atmosfera modificada.
2.1.3.2 Temperatura A respiração aumenta rapidamente para o aumento da temperatura, e decresce nas temperaturas altas. Este decréscimo é explicado pela inativação das enzimas a altas temperaturas. No entanto, altas temperaturas causam injúrias na matéria prima.
A composição do ar ambiente de armazenamento (taxa de oxigênio e gás carbônico) afeta o processo respiratório de uma massa de grão, assim como os produtos químicos, tais como etileno, acelera a respiração e amadurecimento dos produtos de respiração climatérica.
Os danos causados na colheita também aceleram a deterioração da qualidade.
2.1.4 CONSEQÜÊNCIAS DO PROCESSO RESPIRATÓRIO
2.1.4.1 Umidificação e Aquecimento
Como já vimos, quanto mais elevado o teor de umidade ou temperatura, mais intenso é o processo respiratório, o qual provoca o consumo de substâncias orgânicas; mais rápida será a deterioração do produto e, conseqüentemente, verifica-se a perda de peso da matéria seca.
Respiração e aquecimento de uma massa são considerados em conjunto, porque são partes de um mesmo processo biológico que produz umedecimento e aumenta rapidamente a temperatura, podendo até ocorrer combustão após um tempo demorado.
2.1.4.2 Quebra Técnica O consumo de materiais orgânicos do grão (substrato) durante o processo respiratório reduz o peso do grão. Esta quebra de peso é denominado de quebra técnica.
Devido aos inúmeros fatores que afetam a respiração, é muito difícil medir com exatidão a quebra técnica. Para quantificá-la na prática, unidades armazenadoras usam dados de observações empíricas.
A perda de matéria seca dos grãos armazenados está ilustrada na Tabela 3 e refere-se a grãos e condições americanas.
Tabela 3: Perda de matéria seca por dia em grãos armazenados.
Temperatura oC % de perda por dia 15% umidade 20% umidade 25% umidade 30% umidade 4,5 0,0003 0,0033 0,0098 0, 15,5 0,0010 0,0106 0,0312 0, 26,5 0,0034 0,0338 0,0994 0, 38,0 0,0101 0,1074 0,3165 0,
Grãos oleaginosos não seguem esta tabela.
Havendo até 10% de grãos com injúrias mecânicas, multiplicar a porcentagem de perda por 1,3. Entre 10 e 20% de danificados, multiplicar por 1,67. Entre 20 e 30%, multiplicar por 2,17.
Para frutas e vegetais, esta conseqüência é notada pela perda de vigor.
2.2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS ALIMENTOS
Os alimentos fornecem energia ao organismo para o metabolismo de descanso, síntese de tecidos (crescimento, manutenção, gravidez, lactação), atividades físicas, processo de excreção e manutenção do balanço térmico. Quimicamente os alimentos são constituídos principalmente de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
Os componentes dos alimentos que possuem valor nutritivo são: proteínas, carboidratos, gorduras, vitaminas, sais minerais e água. Os valores de referência para cada produto são dados importantes quando se trata da produção e conservação de produtos agrícolas.
A Tabela 4., mostra a composição média de alguns grãos cultivados.
Tabela 4: Valor nutritivo de alguns grãos em 100g de matéria seca
Grãos Caloria Proteína (g) Gordura (g)
Carboidrato (g)
Cálcio (mg)
Ferro (mg) Milho (inteiro)
Arroz benf. 352 7,0 0,5 80 5 1, Sorgo (inteiro)
Trigo (inteiro)
Feijão 326 20,0 1,5 58 120 10, Amendoim 579 27,0 45,0 17 50 2, Soja 335 38,0 18,0 31 208 6,
As principais reservas armazenadas pelos grãos são carboidratos, gorduras e proteínas, que se localizam em grande parte do endosperma, um pouco no embrião e raramente no tegumento.
De acordo com o tipo de substâncias de reservas acumuladas no endosperma ou no embrião, os grãos podem ser classificados em:
AMILÁCEOS -quando as substâncias armazenadas compõem-se principalmente de carboidratos (exemplo: arroz, milho, sorgo).
ALEURO-AMILÁCEOS -quando as substâncias armazenadas compõem-se principalmente de carboidratos e proteínas (exemplo: ervilha, feijão).
OLEAGINOSOS -quando as substâncias armazenadas compõem-se principalmente de óleos (exemplo: mamona).
ALEURO-OLEAGINOSOS - quando as substâncias armazenadas compõem-se principalmente de óleos e proteínas (exemplo: amendoim).
Tabela 6: Valores de peso específico a 13% de umidade Grãos Peso específico (kg/m^3 ) Arroz com casca 580 a 620 arroz descascado 750 a 820 amendoim descascado 340 a 420 aveia 411 café beneficiado 600 a 680 café em coco 340 a 420 centeio 718 cevada 615 feijão 750 a 800 girassol 411 milho debulhado 750 soja 750 a 840 sorgo 641 trigo 750 a 840 juta 760 malva 630 a 660
O peso hectolitro tem várias aplicações práticas, entre eles a mais conhecida é a fixação do preço mínimo de trigo feito para um peso hectolitro de 78 com 13% de umidade.
2.3.2 ÂNGULO DE REPOUSO
É o ângulo máximo, formado entre o talude do material amontoado e o plano horizontal. Este ângulo existe devido ao coeficiente de fricção, entre as partículas do material granular.
Existem os ângulos de repouso estático e dinâmico. O estático é o ângulo de fricção de material granular sólido quando desliza sobre si próprio. O dinâmico é aquele que aparece quando de um lote de material granular está em movimento, como a descarga de silos ou moegas.
A variação do ângulo de repouso ocorre da seguinte maneira:
- quanto mais esférico for o grão, menor o ângulo.
- quanto maior o grão, menor o ângulo.
- quanto menor a superfície lisa do grão (maior rugosidade, pêlo, etc.), maior o ângulo.
- maior teor de umidade, maior o ângulo (este aumento é acentuado acima de 20% de umidade na base seca).
- impurezas geralmente aumentam o ângulo. A Tabela 7. mostra alguns valores de ângulo de repouso.
Tabela 7: Ângulo de repouso
Material Ângulo [grau] arroz com casca 32 - 36 arroz sem casca 24 - 32 aveia 26 - 32 café beneficiado 27 - 30 centeio 26 - 37 cevada 16 - 26 ervilha 24 - 26 farinha de milho fubá 38 farinha de milho flocos 35 farinha de mandioca torrada 34 feijão 27 - 32 alho em grão 26 - 29 soja 29 sorgo 33 trigo 25 - 28 pelets 45
O ângulo de repouso determina o volume do cone na parte superior do silo, inclinação do fundo do silo para a descarga natural, inclinação de dutos de transporte por gravidade e capacidade de transporte nas correias transportadoras.
2.3.3 POROSIDADE
É o espaço vazio ocupado pelo ar existente dentro de uma massa de grãos. A porosidade influi na facilidade de escoamento do ar, além de influenciar na capacidade do silo.
A porosidade de uma massa de grãos varia de 30 a 50%, conforme tipo, teor de umidade e quantidade de grãos quebrados.
A Tabela 8 mostra alguns valores de porosidade.
Tabela 8: Porosidade de alguns grãos
Grão % umidade b.s. % porosidade arroz 14,2 46, aveia 10,9 47, centeio 10,8 41, milho 9,9 40, sorgo 10,5 37, soja 7,4 36, trigo 10,9 40,
A porosidade é menor em grãos maiores, porém as dimensões dos poros são maiores, e como conseqüência é mais fácil escoar o ar.
Os grãos expostos em um ambiente absorvem ou perdem água, até entrar em equilíbrio com o ambiente. Este equilíbrio depende da temperatura e da umidade relativa do ar, assim como do tipo de grão.
Os grãos ricos em óleos possuem menor teor de umidade de equilíbrio em relação aos grãos amiláceos nas mesmas condições de temperatura e de umidade relativa do ar.
Veremos com mais detalhe no tópico de ATIVIDADES DE ÁGUA/ SECAGEM.
2.4 LIMPEZA
Limpeza é a operação que visa eliminar os fragmentos do próprio produto, detritos vegetais, torrões da terra, etc., existentes na massa de grãos.
A limpeza da massa de grãos é uma operação fundamental. A deterioração de uma massa de grãos, depositada na célula de um silo freqüentemente tem seu início nas regiões de acúmulo de impurezas.
As impurezas em uma massa de grãos dificultam as operações de secagem, aeração e expurgo. Conforme visto na seção sobre porosidade, mesmo as impurezas que aumentam a porosidade dificultam o escoamento do ar pela diminuição das dimensões dos poros.
A massa de grãos contendo impurezas é portadora de grande quantidade de microorganismos, portanto proporciona condições que aceleram a deterioração do produto.
As impurezas sempre apresentam atividade de água maior que a do produto, assim oferecem condições favoráveis para o desenvolvimento de microorganismos.
Não se pode desprezar a desvalorização comercial causada pelas impurezas.
2.5 DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
A preservação de um alimento entre outros fatores, depende da quantidade da água presente no mesmo. Existem muitos métodos para determinar a umidade em alimentos.
A escolha do método vai depender da forma a qual a água está presente na amostra, a natureza da amostra, da quantidade relativa de água, rapidez desejada na determinação e equipamento disponível.
A água pode estar presente na amostra sob duas formas:
Água livre : é a água que está simplesmente adsorvida no material, e a mais abundante. É perdida facilmente às temperaturas em torno da ebulição.
Água ligada : É a água da constituição, que faz parte da estrutura do material, ligada a proteínas, açúcares e adsorvida na superfície de partículas coloidais, e necessita de níveis elevados de temperatura para sua remoção. Dependendo da natureza da amostra, requer temperaturas diferentes para a sua remoção, que freqüentemente não é total e em alguns casos não é eliminada nem a temperaturas que carbonizam parcialmente a amostra.
O aquecimento da amostra pode causar a caramelização ou decomposição dos açúcares, perda de voláteis ou ainda a oxidação dos lipídeos. Portanto, é importante uma avaliação criteriosa e cuidadosa para a escolha do método mais adequado e conveniente à amostra e disponibilidade do laboratório.
Na determinação de umidade em matérias-primas deve ser considerado em relação à natureza da amostra:- Produto perecível ou - Produto deteriorável
Observação: os métodos normalmente utilizados mensuram apenas a água livre pela faixa de temperatura prevista nos mesmos.
2.6 MÉTODOS PARA A DETERMINAÇÃO DE UMIDADE
Os métodos de determinação de umidade podem ser classificados em diretos e indiretos (WEBER, 1995). Nos métodos diretos, a umidade de uma amostra é removida e a determinação é feita pela pesagem. Nos métodos indiretos, as determinações são feitas mensurando características físicas do material relacionadas ao teor de umidade. Por exemplo, medidores de umidade que medem a resistência elétrica do produto e a relaciona com o teor de umidade do produto. Os métodos indiretos devem ser calibrados por um método direto oficial.
2.6.1 MÉTODOS DIRETOS
Nos métodos diretos a água é retirada do produto, geralmente por processo de aquecimento, e o teor de umidade é calculado pela diferença de peso das amostras no início e no final do processo.
Devido a sua maior confiabilidade, os métodos diretos são empregados como padrão para a aferição de outros procedimentos. Por exigir um tempo relativamente longo para sua execução, às vezes representa uma desvantagem do método, por exemplo quando se necessita de resposta imediata no controle de uma determinada operação.
Como métodos diretos tem-se: Estufa, Destilação e Infravermelho.
2.6.1.1 Método da estufa
Neste método, a umidade corresponde à perda de peso sofrida pelo produto quando aquecido em condições nas quais a água é removida. O aquecimento direto da amostra a 105ºC é o processo mais usual.
No caso de amostra de alimento que se decompõe, ou sofre transformações a esta temperatura, devem ser aquecidas em estufas a vácuo, onde se reduz a pressão atmosférica e se mantém a temperatura de 70ºC.
