Secagem de soja : determinação da difusividade e da porosidade do grão

Abstract

Resumo: O mundo está em crescente demanda por alimentos, sendo a soja um dos principais alimentos responsável por suprir esta necessidade. A secagem da soja é aplicada em diferentes etapas da cadeia, sendo o principal processo para controle de qualidade do grão. Este trabalho tem como objetivo determinar a porosidade interna do grão de soja, usando este como parâmetro para se estimar a difusividade efetiva no processo de secagem em diferentes temperaturas. Grãos de soja transgênicos da variedade Monsoy foram submetidos a secagem em camada delgada para construção da cinética de secagem a 50, 70 e 80°C, até aumidade de equilíbrio (Xse). As curvas de secagem registrando a variação da umidade ao longo do tempo foram construídas. A variação da umidade foi calculada a partir das pesagens das amostras, durante o processo de secagem. Quanto maior a temperatura utilizada do processo, menor é o tempo necessário para se obter a umidade de equilíbrio, consequentemente, maior o coeficiente de transferência de massa. Os valores obtidos para o tempo de equilíbrio e o coeficiente de transferência de massa para as temperaturas de 50, 70 e 80°C foram respectivamente 420 min, 3,9681 × 10-5m² s-1; 380 min, 4,3859 × 10-5m² s-1; 320 min, 5,2083 × 10-5 m² s-1. A cinética de secagem foi ajustada pelo do modelo de Page para a secagem, para validação dados experimentais. Os parâmetros obtidos pela cinética de secagem foram utilizados na simulação do processo para a estimativa do coeficiente de difusão efetivo no COMSOL Multiphysics 5.3. Obteve-se uma porosidade interna do grão ?=0,0621, através da análise de porosimetriapor intrusão de mercúrio. A difusividade efetiva obtida pela simulaçãono COMSOL para as temperaturas de 50, 70 e 80°C, foram respectivamente 1,3708 × 10-10 m² s-1, 1,8586 × 10-10 m² s-1 e 2,3212 × 10-10 m² s-1. A dependência do coeficiente de difusão para a temperatura do processo foi avaliada através da equação de Arrhenius, possuindo a energia de ativação de16,230 kJ mol-1.

Abstract: The world is in growing demand for food and the soybean is one of the main cereals responsible for supplying this necessity. The drying process of soybean is applied in different steps of the grain chain, being the main process for the grain quality control. The objective of this work is to determine the internal porosity of the soybean and used as a parameter to estimate the effective diffusion coefficient of the drying process, in different temperatures. Monsoy GMO Soybean were submitted to drying process on thin layer, to build the drying kinetics on 50, 70 and 80°C, until equilibrium moisture (Xse). The drying curve registering the moisture variation were plotted. The moisture was calculated by the weight of the samples, during the process. The higher the process temperature, lower is the necessary time to achieve moisture equilibrium, thereafter higher the mass transfer coefficient. The obtained values for equilibrium time and mass transfer coefficient for 50, 70 and 80°C were respectively 420 min, 3,9681 × 10-5 s-1; 380 min, 4,3859 × 10-5 s-1; 320 min, 5,2083 × 10-5.It was adjusted the drying kinetics by the Page's model for drying process, validating the experimental data. It was used the parameters obtained through the kinetics to simulate the process and to estimate the effective diffusion coefficient on COMSOL Multiphysics 5.3. Porosity of ?=0,0621 was obtained through mercury intrusion porosimetry analysis. The effective diffusion coefficient for 50, 70 and 80°C obtained through the COMSOL simulation, were respectively 1,3708 × 10-10 m² s-1, 1,8586 × 10-10 m² s-1 and 2,3212 × 10-10 m² s-1. The temperature dependency of the effective diffusion coefficient was evaluated through the Arrhenius equation, where it showed activation energy of 16,230 kJ mol-1.