Modelagem e análise da hidratação de grãos de ervilha

Abstract

RESUMO: A prática consistiu em deixar grãos de ervilha imersos em água a uma temperatura controlada (20ºC, 30ºC, 40ºC, 50ºC e 60ºC ) em um banho termostático, ao longo do tempo foram retiradas alíquotas e medidas a sua umidade. A partir disso, os dados foram avaliados. Foram estimados erros inerentes ao processo, como a perda de sólidos na hidratação e valores de parâmetros imprescindíveis a este trabalho como a densidade do grão de ervilha e a concentração de equilíbrio. Após esta etapa, foram utilizados modelos empíricos para avaliar o comportamento da hidratação ao longo do tempo e em diversas temperaturas, os quais estimaram adequadamente o processo. Depois, foram desenvolvidos modelos de parâmetros concentrados obtidos a partir de um balanço de massa da água num grão de ervilha em regime transiente, considerando-se volume constante e geometria esférica. Estes modelos foram representados por equações diferenciais ordinária de primeira ordem que possui os seguintes parâmetros: o coeficiente de transferência de massa (Ks) ou coeficiente efetivo de transferência de massa (K’s) e a concentração de equilíbrio (?Aeq). Os parâmetros foram ajustados numericamente tomando-se como critério a minimização da soma dos resíduos quadráticos ou por uma simples correlação linear. Estes modelos representaram adequadamente o processo de hidratação. O mesmo foi feito para os modelos de parâmetros concentrados, considerando a variação do volume ao longo de processo. Estes representaram os dados experimentais com melhor precisão. Por final, foram desenvolvidos dois modelos de parâmetros distribuídos, um dos modelos considerava a resistência da transferência de massa na superfície o outro a condição de equilíbrio. Ambos representaram adequadamente o processo. Foi avaliado qual das duas hipóteses representava melhor o processo

ABSTRACT: The practice has been to make pea grains immersed in water at a controlled temperature (20ºC, 30ºC, 40ºC, 50ºC and 60ºC) in a thermostatic bath over time and measured its moisture. From there, the data were evaluated. The process inherent errors were estimated: as the loss of moisture; pea grain density and the equilibrium concentration. First, empirical models were used to evaluate the behavior of hydration over time and at different temperatures, which appropriately estimated the process. After this step, the lumped parameter models obtained from a mass balance of water in pea beans transient condition been developed considering spherical geometry and constant volume. These models are represented by ordinary differential equations of first order having the following parameters: the mass transfer coefficient (Ks) or effective mass transfer coefficient (K's) and the equilibrium concentration (?Aeq). The parameters were adjusted numerically using as criteria the minimization of the sum of squared residuals or a simple linear correlation. These models represent adequately the hydration process. The same was done for the lumped parameter model, considering the volume variation over process. These represented the experimental data with better accuracy. For the final, two models were developed model of distributed parameters obtained from the mass balance of water in the grain for a transient differential section. One of the models considers the surface's resistance for the mass transfer and other model considers the equilibrium condition on the surface. Both adequately represented the process. We assessed which of the two hypotheses best represented