Samanumtøka fyri spurningin um altjóðamál

Para avaliação da transferência de massa foram realizados experimentos de reumidificação dos grãos de cevada por meios das metodologias estáticas e dinâmicas.

A seguir, foram descritas as metodologias e análises realizadas para os diferentes materiais.

3.7.1. Reumidificação dinâmica

Os experimentos de absorção de água foram realizados para 2, 4, 6 e 8 dias e para cada tempo de polimento foram obtidos dois lotes de sementes com diferentes bateladas.

A metodologia foi baseada no trabalho de Shimoda et al. (1998) e os detalhes estão descritos a seguir.

As reumidificações dinâmicas foram realizadas em agitador orbital da marca Tecnal (TE 420) com rotação de 210 RPM e temperatura de 25ºC, foram utilizados erlenmeyer de 125 mL com 100 mL de água destilada e massa de sementes de 5 gramas.

Esta rotação foi escolhida com base em testes preliminares, onde se avaliou a movimentação dos grãos no interior dos erlenmeyer, de forma que os grãos tivessem uma boa mistura com a água. Esta condição foi satisfeita quando o grão estava totalmente suspenso no meio líquido. Esta temperatura possibilita um processo lento de absorção da água, podendo se observar de forma mais clara os efeitos das variações dos materiais na cinética de umidificação.

A imersão dos grãos foi interrompida em intervalos de 15 minutos no período inicial de 45 minutos. Após este período, os grãos ficavam imersos em intervalos de 45 minutos e novamente eram feitas interrupções do agitador.

As interrupções das imersões eram para as medidas de massa das sementes em balança (GE 400) de precisão de 0,001 g e as medidas de dimensões por análise de imagem. Para a medida da massa era feita a retirada da umidade superficial com um tecido de algodão. Após as medidas, os grãos eram imersos novamente na água destilada e continuava-se a agitação.

Os experimentos de reumidificação dinâmica foram realizados até que a umidade alcançasse valores próximos de 35 % em base úmida (ou 0,60 em base seca), de forma a garantir que somente os mecanismos físicos de difusão influenciassem no valor de umidade em função do tempo, evitando as fases com que a atividade fisiológica tivesse influência sobre o processo de difusão de água para o interior dos grãos conforme Brookes, Lovett e MacWilliam (1976).

Estes experimentos foram realizados para os grãos de cevadas inteiros e polidos por 2, 4, 5, 6 e 8 dias. Para cada tempo de polimento foram realizados dois experimentos (dois lotes para cada tempo) e para cada lote foram realizadas três cinéticas de absorção de água. Desta forma, foi possível analisar as reprodutibilidades dos experimentos de polimento com base nos desvios padrões das umidades entre as cinéticas de reumidificações nas mesmas condições de polimento. Para as sementes inteiras (sem polimento) foram realizadas três repetições dos experimentos de reumidificação.

Com base nos dados experimentais de cinética de reumidificação dos grãos de cevada nas diferentes condições de polimento e inteiros foram realizadas as modelagens da umidade dos grãos em função do tempo, para estimar a difusividade efetiva da água durante a imersão. Para isso foi utilizado o modelo difusivo considerando a resistência externa desprezível (_{Bim → ∞).}

Este modelo foi baseado na formulação pseudo-homogênea para um cilindro infinito, considerando um meio isotrópico, onde a concentração é relacionada ao conteúdo de umidade do meio poroso. Essa hipótese é razoável devido à mistura proporcionada pelo agitador orbital.

A partir destas constatações, por meio de uma analogia da Lei de Fick, tem- se a Equação 13. ∂X∗_{(r, t)} ∂t = Deff∙ [ ∂2_X∗_{(r, t)} ∂r2 +1_{r ∙}∂X ∗_{(r, t)} ∂r ] 13

onde _X∗ _{é o adimensional de umidade, que é dado em função da umidade em base}

X∗₌ Xt− Xf

Xo− Xf

14

Para resolução da Equação 13, foi considerado um cilindro infinito com raio de _{0 < 𝑟 < 𝑅, com base nisto tem-se às seguintes condições inicial e de contornos,} entre as equações Equação 15 a Equação 17.

C. I. : X∗_{(r, t)|}

t=0= 1, (0 < 𝑟 < 𝑅) 15

C. C. 1: lim

r→0X∗(r, t) = finito, (t > 0) 16

C. C. 2: X∗_{(R, t) = 0, (t > 0) 17}

Com isto, para o tempo inicial este meio poroso tem um conteúdo de umidade em base seca inicial (Xo) e no centro (ou r=0) tem se um valor finito de umidade e na superfície (r=R) a resistência externa à transferência de massa é considerada desprezível.

Com base nestas condições de contorno e inicial e nas hipóteses estabelecidas por meio do método de separação das variáveis é encontrada uma solução para Equação 13, devido experimentalmente ser obtida a média da concentração de umidade espacial em função do tempo (_X̅∗_{), então, é aplicada a}

função média de uma variável ao longo de uma coordenada espacial (r), obtendo-se a Equação 18. X̅∗_{= 4 ∙ ∑ (}1 γn) 2 ∙ exp ⌈−γn2∙Deff_R2∙ t⌉ ∞ n=1 18

onde _γnsão as raízes da função de Bessel de primeira ordem.

3.7.2. Reumidificação estática

A reumidificação estática foi feita em recipientes de vidros com vedação em PVC. Nestes recipientes foi adicionada uma massa de aproximadamente 200 g de

material, onde foi adicionada uma massa de água que forneceria um valor de umidade específico.

Para isto, a umidade inicial do material foi medida pelo método gravimétrico em estufa a (105±3)°C por 24 horas. Com este valor de umidade, calculou-se a massa de água necessária para se obter um valor determinado de umidade. Após isto, o material foi mantido em refrigeração a temperatura de aproximadamente de 4ºC até que o material se homogeneizasse com a água adicionada, mais que 48 horas.

As reumidificações forneceram valores aproximados de 5%, 11%, 20% e 30%. Sendo que, para menor umidade (5%), um processo de secagem foi realizado em estufa a 45ºC por 72 horas.

Para as diferentes umidades, foi realizada a medida de dimensões, forma, massas específicas real, aparente e de leito e porosidades intrapartículas e interpartículas.

Os testes de reumidificação estática foram realizados com amostras de grãos inteiros e polidos.

Para estas caracterizações, foram preparadas três amostras para cada valor de umidade, para cada amostra foi realizado 3 repetições das medidas das propriedades.