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Volume 4 - Número 1, janeiro -junho 2002 Universidade Federal de Campina Grande Centro de Ciências e Tecnologia Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais Brazilian Journal Agro-industrial Products ISSN 1517-8595 Campina Grande, PB v.4, n.1, p.1-100, 2002 UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA ÁREA DE ARMAZENAMENTO E PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS EDITOR Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata EDITOR ASSISTENTE Francisco de Assis Cardoso Almeida CORPO EDITORIAL Alexandre José de Melo Queiroz - DEAg/UFCG/Paraíba Carlos Alberto Gasparetto - FEA/UNICAMP/São Paulo Evandro de Castro Melo - DEA/UFV/Minas Gerais Francisco de Assis Santos e Silva - DEAg/UFCG/Paraíba José Helvécio Martins - DEA/UFV/Minas Gerais Jose Manuel Pita Villamil - DB/UPM/Espanha Josivanda Palmeira G. de Gouveia - DEAg/UFCG/Paraíba Leda Rita D'antonino Faroni - DEA/UFV/Minas Gerais Maria Elita Martins Duarte - DEAg/UFCG/Paraíba INFORMAÇÕES GERAIS A Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais é publicada semestralmente, podendo editar números especiais caso exista essa necessidade. A Revista tem por objetivo divulgar trabalhos técnicos científicos, técnicos, notas prévias e textos didáticos, originais e inéditos, escritos em português, espanhol e inglês, nas áreas do conhecimento em: Propriedades Físicas dos Materiais Biológicos; Armazenamento e Secagem de Produtos Agrícolas; Automação e Controle de Processos Agroindustriais; Processamento de Produtos Agropecuários; Embalagens; Qualidade e Higienização de Alimentos; Refrigeração e Congelamento de Produtos Agrícolas e Processados, além do Desenvolvimento de Novos Equipamentos e de Produtos Alimentícios. Os artigos publicados na Revista estão indexados no AGRIS AGROBASE e no CAB ABSTRACT. INFORMACIONES GENERALES Lincoln de Camargo Neves Filho - FEA/UNICAMP/São Paulo Odilon Reny Ribeiro Ferreira da Silva - EMBRAPA/Paraíba Rogério dos Santos Serôdio - CEPLAC/Bahia Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo Sandra Maria Couto - DEA/UFV/Minas Gerais Satoshi Tobinaga - FEA/UNICAMP/São Paulo Silvio Luis Honório - FEAGRI/UNICAMP/São Paulo Tetuo Hara - CENTREINAR/Minas Gerais Vicente de Paula Queiroga - EMBRAPA/Paraíba Vivaldo Silveira Junior - FEA/UNICAMP/São Paulo REVISÃO DE TEXTOS Português: Marli de Lima Assis José Salgado de Assis Inglês: Ápio Cláudio de Lima Assis REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Renato Fonseca Aragão Os assuntos, dados e conceitos emitidos por esta Revista, são da exclusiva responsabilidade dos respectivos autores. A eventual citação de produtos marcas comerciais não significa recomendação de utilização por parte da Revista. REVISTA BRASILEIRA DE PRODUTOS AGROINDUSTRIAIS PUBLICAÇÃO SEMESTRAL Av Aprígio Veloso, 882 - Caixa Postal 10.087 La Revista Brasileña de Productos Agroindustriales tiene una edición semestral, pudiendo editar números especiales caso exista esta necesidad. La Revista tiene por objetivo hacer una divulgación de los trabajos científicos, técnicos, notas previas y textos didácticos, originales e inéditos, escritos en portugués, español o ingles, en las áreas de conocimiento en: Propiedades Físicas de los Materiales Biológicos; Almacenamiento y Secado de Productos Agrícolas; Automación y Control de los Procesos Agroindustriales; Procesamiento de los Productos Agro-pecuarios; Embalajes; Calidad y Higienización de los Alimentos; Refrigeración y Congelamiento de los Productos Agrícolas y Procesados, así como también el Desarrollo de nuevos Equipos y de nuevos Productos Alimentares. Los artículos publicados en la Revista están indexados en AGRIS AGROBASE y en el CAB ABSTRACT. GENERAL INFORMATION The Brazilian Journal of Agro-industrial Products will have a has a semestral edition, but it can have special numbers if this is necessary. The purpose of the Journal is to spread Scientific and technical works, previous notes and didactic, original and unpublished works, written in Portuguese, Spanish and English about Physical Proprieties of Biological Materials; Storage and Drying of Agricultural Products; Automation and Control of Agro-industrial Processes; Processing of Vegetal and Animal Products; Packing; Quality and Healthily of Foods; Refrigeration and Freezing of Agricultural Products already processed besides the Development of New Equipment FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais/ Brazilian Journal Agro-Insustrial Products v.4, n.1, (2002). Campina Grande: Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Ciências e Tecnologia, 2002. Campina Grande, Volume 4, Número 1, janeiro-junho, 2002. Semestral ISSN 1517-8595 ISSN 1517-8595 Tiragem 500 exemplares. CAPA: Criogenia, Laboratório Site da RBPA http://www.deag.ufcg.edu.br/rbpa. 1. Engenharia Agroindustrial-Períodicos. 2. Agroindústria. 3. Produtos Agroindustriais. 4. Engenharia de Alimentos. 5. Engenharia Agrícola. CDD 631.116 NÚMERO 4 VOLUME 1 JANEIRO-JUNHO 2002 ISSN 1517-8595 Conteúdo Artigos Científicos PROPRIEDADES FÍSICAS DE PRODUTOS AGRÍCOLAS (Agricultural products physical properties) Valéria S. Ribeiro, Marília C. Sobral, Marcello M. Ameida, Gabriel F. Silva ............................................................ ESTUDO COMPARATIVO DA CRIOARMAZENAGEM DE SEMENTE DE PAU-FERRO (Caesalpinia ferrea Mart.) COM AS TéCNICAS CONVENCIONAIS DE ARMAZENAGEM (Comparative study of cryostorage of wood-iron seed (Caesalpinia ferrea Mart.) with the conventional techniques of storage) Sheila Nadjane Batista Lacerda, Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata, Maria Elita D. Braga, Francisco de Assis Santos e Silva ....................................................................................................................................................... EQUILÍBRIO HIGROSCÓPICO E ATIVIDADE DE ÁGUA PARA OVO INTEGRAL PROCESSADO EM “SPRAY DRYER” (Equilibrium moisture content and water activity for integral egg processed in "Spray Dryer") Paulo Cesar Corrêa, Paulo Cesar Afonso Júnior, Paulo César Stringheta,Janayna Bhering Cardoso...................... QUALIDADE E VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DO MELÃO 'GOLD MINE' PRODUZIDO NA ÉPOCA DAS CHUVAS (Quality and shelf life of 'Gold Mine' melon cultivated in the rainfall growing season) Janilson Kleber Menezes Mota, Josivan Barbosa Menezes, Glauber Henrique de Sousa Nunes, Railene Hérica Carlos Rocha ................................................................................................................................................................. VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DE MELANCIA SUBMETIDA A DIFERENTES TEMPERATURAS DE ARMAZENAMENTO (Postharvest shelf-life of watermelon submitted to different storage temperatures) Ana Luiza Xavier Carlos, Josivan Barbosa Menezes , Railene Hérica Carlos Rocha, Glauber Henrique de Sousa Nunes, Geomar Galdino da Silva .................................................................................................................................. COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE CUPUAÇU (Theobroma grandiflorum Schum.) PENEIRADA (Rheological behaviour of cupuaçu pulp (Theobroma grandiflorum Schum.) sieved) Maria Fábia Pereira Cabral, Alexandre José de Melo Queiroz, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo. .................. MASS DIFFUSION INSIDE PROLATE SPHEROIDAL SOLIDS: AN ANALYTICAL SOLUTION (Difusão de massa no interior de sólidos esferoidais prolatos: uma solução analítica) Vital Araújo Barbosa de Oliveira, Antonio Gilson Barbosa de Lima .......................................................................... CONGELAMENTO DE CARNE A TEMPERATURAS CRIOGÊNICAS: ALTERAÇÕES DE ALGUMAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS (Freezing of meat to cryogenic temperatures: Alterations of some physical-chemical characteristics) Antônio Fernandes Monteiro Filho, Maria Elita Duarte Braga, Mário Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata . PROGRAMA PARA ESTIMATIVA DAS PROPRIEDADES PSICROMÉTRICAS DO AR. (Program for estimate of psychrometrics properties of the air) Marcos Fábio de Jesus, Gabriel Francisco da Silva .................................................................................................. Página 1 7 15 23 29 37 41 51 63 VERSÃO DO PROGRAMA COMPUTACIONAL ASSISTAT PARA O SISTEMA OPERACIONAL WINDOWS (The version of assistat program for windows system) Francisco de Assis Santos e Silva, Carlos Alberto Vieira de Azevedo ......................................................................... 71 Review POROSIDADE INTERGRANULAR DE PRODUTOS AGRÍCOLAS (Intergranular porosity of agricultural products) Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Duarte Braga .......................................................................... 81 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 ISSN: 1517-8595 1 PROPRIEDADES FÍSICAS DE PRODUTOS AGRÍCOLAS Valéria S. Ribeiro1, Marília C. Sobral1, Marcello M. Ameida2, Gabriel F. Silva3 RESUMO O estudo das propriedades físicas de produtos agrícolas tem sido um fator de suma importância para a conservação deles em unidades de armazenamentos e para o desenvolvimento de projetos de máquinas e equipamentos agroindustriais. Entretanto os dados disponíveis, na literatura, para estes produtos, nem sempre são encontrados, devido a vários fatores: variedades dos grãos e sementes, clima, fertilidade do solo, práticas agrícolas empregadas. As propriedades estimadas e os respectivos métodos são: capacidade calorífica, pelo método das misturas calorimétricas; porosidade, pelo método do picnômetro de comparação a ar, entre outras propriedades como a densidade e diâmetro. Os produtos agrícolas estudados forão: feijão carioquinha, arroz comercial, milho, amendoim, urucum, café, acerola, caju, mangaba, uva, seriguela e umbu. Comparando com alguns dados da literatura, os resultados encontrados mostraram que os métodos usados foram eficazes na obtenção destas propriedades. Palavras-chave: produtos agrícolas, propriedades físicas, frutas, cereais . AGRICULTURAL PRODUCTS PHYSICAL PROPERTIES ABSTRACT The study of the agricultural products physical properties has been a factor of utmost importance for their conservation of them in storage units of and for the development of machines and agri-industrial equipment. However, the available literature data for these agricultural products are not always found due to several factors such as: varieties of grains and seeds, climate, ground fertility, agricultural practices and other factors. Some estimated properties and the respective methods for measuring them have b een carried on as: measurement of the calorific capacity by the calorimetric mixtures method; porosity by the air comparison pycnometer method, among other properties, like the density and the diameter. The studied agricultural products were: carioquinha beans, commercial rice, maize, peanut, annatto, coffee grains, Indian cherry, cashew pulp, mangaba fruit, grape, seriguela fruit, umbu fruit. Comparing the results to some literature data, it is seen that the used methods have been efficient to the determination of the mentioned properties above. Keywords: agricultural products, physic properties, fruits, cereals. Prorocolo 41 2001 de 12/02/2001 1 Alunos de Iniciação Científica 2 Professor do DQ/CCT/UEP 3 Professor do DEQ/CCET/UFS, DEQ/CCET/UFS, Cidade Universitária, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão-SE, CEP: 49.100.000, Fax: (79)212.6684, Email: [email protected]. 2 Propriedades físicas de produtos agrícolas INTRODUÇÃO O conhecimento das propriedades físicas é essencial no que se refere às pesquisas com produtos alimentícios: prediz a velocidade de secagem para alimentos de variada composição e formas geométricas, quando submetidos a diferentes condições de secagem, aquecimento e resfriamento. Estas informações, também, são de fundamental importância para um ótimo dimensionamento de equipamentos que envolvem transferência de calor e massa e aparelhos de desidratação e esterilização e para otimizar um processo térmico. Entretanto, uma das grandes limitações para o desempenho destas atividades citadas acima reside no fato da grande falta de informação que se tem das propriedades térmicas de produtos agrícolas e alimentícios. O calor específico é uma propriedade definida como a quantidade de energia necessária para elevar, de um grau de temperatura, uma unidade de massa de uma substância. Suas unidades comumente utilizadas são: cal/g.oC. O calor específico de uma substância multiplicada por sua massa nos fornece a capacidade calorífica desta substância. A capacidade calorífica, também, é definida como sendo o poder que um produto tem de armazenar energia. As unidades mais usadas são: cal/oC BTU/ oF e J/oC. Muitas operações industriais caracterizam-se por uma fase fluida, escoando através de uma fase sólida particulada. Pode-se exemplificar, citando a filtração, a transferência de massa em colunas de recheio, as reações químicas, utilizando-se catalisadores sólidos, a secagem de produtos em leito de jorro. Esta fase sólida pode existir como um leito estacionário, um leito fluidizado ou constituindo uma fumaça. Como não tratamos de partículas isoladas, mas da fase sólida constituída por um conjunto delas, uma das características mais importantes, além de caracterizar a própria partícula, é conhecer a fração do volume de leito não ocupada por material sólido, ou seja, a fração de vazios desta fase sólida, que é denominada de porosidade. Porosidade, portanto, é uma grandeza adimensional. A porosidade influencia a queda de pressão no escoamento através da fase, a resistividade da fase, a condutividade térmica real, a área superficial reativa e, na realidade, Ribeiro et al. influencia em qualquer propriedade inerente ao conjunto da fase. Muitos trabalhos mostram que a porosidade de um leito estático depende do tamanho da partícula e da distribuição de tamanhos, da forma e da rugosidade superficial da partícula, do método de empilhamento das partículas, da dimensão do contentor. A forma da partícula é uma variável muito mais importante na determinação da porosidade do que a rugosidade superficial, embora as duas atuem no mesmo sentido. Quanto mais baixa a esfericidade da partícula, mais aberto será o leito. As partículas agrupamse umas com as outras e acomodam-se com as partes salientes contrapondo-se, o que impede um agrupamento compacto. Em relação à dependência do modo de empilhamento com a porosidade, em uso desta propriedade na realização de projeto, admite-se o agrupamento denso para se fazerem as previsões sobre a queda de pressão e a maior parte de outros parâmetros, entretanto é mais seguro admitir o agrupamento menos denso para prever a condutividade térmica real. Leitos de porosidade mais baixa são obtidos quando é usada uma mistura de partículas finas e grossas, comparando-se com leitos de partículas uniformes. Este fato é devido às partículas finas deslizarem entre as grandes e preencherem os interstícios. O tamanho da partícula e o tamanho do vaso estão inter-relacionados na influência que exercem sobre a porosidade. A presença de paredes do vaso interrompe a distribuição dos contatos entre as partículas e provoca uma maior fração de vazios junto à parede. Na prática, a relação entre o diâmetro da partícula e o diâmetro do vaso é tão próxima de zero que o efeito da parede pode se considerar desprezível, mas, apesar deste fato, a porosidade grande do leito junto às paredes deve ser levada em consideração mesmo neste caso. Como prova disto é o uso de redistribuidores de líquidos em colunas de recheio a fim de evitar a canalização do líquido em direção às paredes da coluna onde a porosidade é maior. A transição do leito fixa para o leito fluidizado; é caracterizada por uma expansão deste leito. Ao se expandir, onde o leito se assemelha a um líquido fervente, a porosidade se torna maior. No ponto mínimo de fluidização, onde a queda de pressão, devida ao escoamento, se equilibra com o peso do leito, a porosidade é ligeiramente maior que a existente num leito compacto. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 Propriedades físicas de produtos agrícolas MATERIAIS E MÉTODOS Produtos utilizados: Determinação do calor específico: as frutas utilizadas (mangaba, acerola, uva tipo Itália, seriguela, umbu e caju ) foram obtidas em mercados e feiras do nosso estado. Ribeiro et al. 3 com dimensões 35cm x 21cm, Na base superior, é feita a comunicação entre os dois cilindros onde existe uma válvula para abrir e fechar a passagem de ar. Em um dos cilindros existe um orifício, utilizado para a entrada de ar e uma saída que está ligada a um manômetro de mercúrio. A Figura 2 mostra este equipamento. Equipamentos: O calorímetro foi construído no Laboratório de Fenômenos de Transportes do DEQ/UFS, como mostra a Figura 1, com a utilização dos seguintes materiais: - 2 caps de PVC (100 mm) - Tubo de PVC (100 mm) - Vidro de garrafa térmica (capacidade de 1 litro) - Lã de vidro - Rolha de borracha O picnômetro de comparação a ar foi construído pela Oficina Mecânica do CCET/UFS o aparelho é composto por dois cilindros de igual volume, cujas dimensões são 19,9 cm de altura e 10,42 cm de diâmetro, com suporte inferior e superior retangular de ferro Figura 1. Calorímetro Figura 2. Picnômetro de comparação a ar Determinação do calor específico O método usado para a obtenção do calor específico é o método da mistura calorimétrica. Este método consiste em: Inicialmente, foram colocadas 100 gramas de água destilada a T1 no calorímetro junto com 100 gramas de água quente a T2 e foi agitado o aparelho até o equilíbrio térmico onde foi medida a temperatura T3. Com estes dados calcula-se a capacidade calorífica do calorímetro pela fórmula: C [ma1Cpa (T2 T3 ) ma1Cpa (T3 T1 )] /(T3 T1 ) (1) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 Propriedades físicas de produtos agrícolas 4 Após ser atingido o equilíbrio, foram colocadas, imediatamente, 100 gramas do produto a T4, e foi agitado por certo tempo, até atingir o equilíbrio térmico entre o líquido e o sólido obtendo a temperatura T5. Por fim, com os dados, foi calculado o calor específico do produto pela seguinte fórmula: Cp a [ma 2 Cp a (T3 T5 ) C(T3 T5 )]/(m p(T5 T4 ) Ribeiro et al. Após feita as medidas de porosidade, a massa do material foi medida e, com as dimensões do cilindro, a massa específica aparente foi determinada. A massa específica da fase sólida está relacionada com a massa específica aparente (massa do sólido por volume de leito) através da seguinte expressão: S (1 ) (2) em que, Ma1 – massa de água nas temperaturas T1 e T2 (g) Cpa – calor específico da água (cal/(goC) C – capacidade calorífica do calorímetro ma2 – massa de água na temperatura T3 (g) mp – massa do produto (g) Cps – calor específico do produto (cal/goC). T – Temperatura (oC) ρ - massa específica aparente do sódio (g/cm3) ρs - massa específica do sólido (g/cm3) є - porosidade. Diâmetro O diâmetro dos produtos agrícolas estudados foi determinado pelo método do volume deslocado. RESULTADOS E DISCUSSÃO Porosidade A determinação desta propriedade no picnômetro de comparação a ar utiliza a equação de estado dos gases perfeitos. O método consiste em preencher totalmente o cilindro que não possui o orifício de entrada de ar com o produto que se quer determinar esta propriedade. A válvula do equipamento é fechada de maneira correta para não haver escape de ar, em seguida é injetado ar no cilindro que não contém o material. Foi anotado o valor desta pressão (P1) no manômetro. Em seguida, a válvula é aberta, o ar passa agora a ocupar o volume V do cilindro vazio e os espaços vazios do sólido Vv. Como se tem a mesma quantidade de ar e este passa, agora, a ocupar um volume maior, ocorrerá um decréscimo na pressão P2 a qual é anotada. A relação Vv/V nos fornece a porosidade (є). A equação para a porosidade pode ser escrita: (P P ) 1 2 P2 (03) Calor Específico Foi determinada a capacidade calorífica de várias frutas, como mostra a Tabela 1. Tabela 1. Calor específico de várias frutas Frutas in natura U(%) (b.u.) CP (médio) Mangaba Acerola Uva(tipo Itália) Caju(fruto) Seriguela Umbu Manga(espada) Banana(prata) 62.55 64.76 69.20 69.84 73.53 70.14 68.55 65.42 0.9275 0.8837 0.8868 0.8807 0.7707 0.9861 0.8232 0.7081 0,0084 0,0108 0,0067 0,0039 0,0108 0,0093 0,0121 0,0081 Porosidade e massa específica Produto: AMENDOIM (marca: globo) Diâmetro da partícula: 9,14mm Tabela 2. Propriedades do amendoim - porosidade P1 – pressão no estado inicial (mmHg) P2 – pressão no estado final (mmHg) Foram feitas 5 medidas de cada produto e foi obtido o valor médio com os respectivos desvios padrão. Massa específica (04) Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 0,6832 0,7309 1,102 1,105 0,3800 0,3387 0,0016 0,0014 Produto: Feijão Carioquinha (origem: mercado municipal) Diâmetro da partícula: 7,49mm Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 Propriedades físicas de produtos agrícolas Tabela 3. Propriedades do feijão carioquinha Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 0,8056 0,8331 1,328 1,327 0,3933 0,3720 0,0021 0,0013 Produto: CAFÉ (grão cru) Diâmetro da partícula: 2,24mm Tabela 4. Propriedades café Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 3 0,6616 0,7264 0,7635 1,267 1,269 1,270 0,4777 0,4275 0,3988 0,0015 0,0015 0,0019 Produto: MILHO (marca: globo) Diâmetro da partícula: 3,44mm Tabela 5. Propriedades do milho Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 3 0,7620 0,8227 0,8464 1,372 1,374 1,373 0,4450 0,4012 0,3833 0,0016 0,0008 0,0006 Produto: ARROZ (marca: Carruá) Diâmetro da partícula: 2,04mm Tabela 6. Propriedades do arroz Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 3 0,8129 0,8362 0,8912 1,438 1,437 1,436 0,4347 0,4182 0,3794 0,0011 0,0029 0,0011 Ribeiro et al. 5 CONCLUSÕES Este trabalho se constitui em determinar o calor específico de algumas frutas. Comparando com o calor específico de produtos agrícolas trabalhados no relatório anterior ( milho, feijão, arroz, urucum, e farinha de mandioca) os quais ficaram na faixa de 0,4 a 0,6 cal/gºC, nota-se que os valores do calor específico para as frutas é maior e este fato tem como uma das causas a presença maior da umidade na composição destas frutas. O objetivo deste trabalho no que se refere à propriedade física porosidade se propunha em determinar esta para vários produtos e analisar a sua influência com o empacotamento do produto utilizado. É importante ressaltar que diferentes empacotamentos do material sólido estão representados por suas diferentes massas específicas aparentes apresentadas nos resultados. Na execução deste trabalho, não foram obtidos empacotamentos mais densos (massas específicas aparentes maiores) em virtude de caso fosse utilizada uma pressão maior, haveria uma quebra das partículas ou parte destas, gerando um leito não representativo para a obtenção desta propriedade. Observando-se a relação entre o empacotamento do leito com a porosidade dos produtos, confirma-se que, para empacotamentos mais frouxos, o valor da porosidade é maior. À medida que o empacotamento se torna mais denso (massa específica aparente maior), o valor desta propriedade fica menor. É possível observar que para cada empacotamento do material, é calculada a sua massa específica real e que esta propriedade, permanece constante em função de diferentes empacotamentos; apresenta apenas uma variação na terceira casa decimal. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICA Produto: URUCUM Diâmetro da partícula: 2,25mm Tabela 7. Propriedades do urucum Enpac. ρ (g/cm3) ρ (g/cm3) εmédio (dec.) 1 2 0,6413 0,6677 1,259 1,265 0,4908 0,4722 0,0014 0,0018 Alvarado, J.D.; Carlos Moreno, C. Calor específico de frutas como una funcion de su humedade. In: Congresso Latinoamericano de Transferência de Calor e Matéria, 2, Anais.... do 1631-1638. Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Souza, E. B., Determinação da porosidade e da massa específica aparente de feijão mulatinho em situações simuladas de secagem e Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 6 Propriedades físicas de produtos agrícolas armazenagem. Revista Nordestina de Armazenagem, v.4, n.1, p.26 - 41, 1990. Franco, G. Tabela de composição química dos alimentos, 9ª Edição, Editora Atheneu, São Paulo, 1999. Silva, G.F., Processamento de urucum em leito de jorro, Dissertação de Mestrado, Campina Grande, 1991. Ribeiro et al. Silva, G.F.; Alsina, O.L.S. Análise das condições de processamento do urucum. Revista Brasileira de Corantes Naturais, Campina Grande, v.5, p.23-29, 2001. Silva, G.F.; Alsina, O.L.S. Determinação de propriedades térmicas do feijão preto. In: Congreso Ibero-Americano de Ingeniería de Alimentos, 1, Anales.... CYTED, Campinas, 1996, v.1, p.400-410, 1995. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.1-6, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 ISSN: 1517-8595 7 ESTUDO COMPARATIVO DA CRIOARMAZENAGEM DE SEMENTE DE PAUFERRO (Caesalpinia ferrea Mart. ) COM AS TÉCNICAS CONVENCIONAIS DE ARMAZENAGEM Sheila Nadjane Batista Lacerda1, Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata2, Maria Elita D. Braga3, Francisco de Assis Santos e Silva4 RESUMO O presente trabalho teve como objetivo estudar a semente da espécie botânica ameaçada de extinção pau-ferro (Caesalpinia ferrea Mart.), crioarmazenado-a por imersão das sementes em nitrogênio líquido à temperatura de –196 °C e comparando as alterações fisiológicas (germinação e vigor) dessa semente com técnicas de armazenagem convencionais (armazenagem sob condições ambientais e em Câmara Seca à temperatura de 10°C e 30% de umidade relativa), por um período de tempo de 105 dias. Os testes de germinação e vigor da semente de pau-ferro foram realizados seguindo-se as Regras para análise de semente, exceto para o número de sementes que foi de 200 sementes, em 2 repetições de 100 sementes. Diante dos resultados obtidos neste experimento, pode-se concluir que: a) a qualidade fisiológica das sementes de pau-ferro é preservada sob condições ambientais (médias de 23°C e 73% de umidade relativa) e quando submetidas a crioarmazenagem por 105 dias; b) a semente de pauferro quando armazenada em câmara seca, diminui significativamente a sua qualidade fisiológica em comparação com as sementes armazenadas a –196°C (crioarmazenagem) e sob condições ambientais médias de 23°C e 75|% de umidade relativa do ar. Palavras Chave: crioconservação, nitrogênio líquido, germinação, vigor. COMPARATIVE STUDY OF THE WOOD-IRON SEED (Caesalpinia ferrea Mart. ) CRYOSTORAGE WITH THE CONVENTIONAL STORAGE TECHNIQUES ABSTRACT The present work had the objective of studying the botanical species seed wood-iron (Caesalpinia ferrea Mart.), which is threatened of extinction. The cryostorage by the seed immersion in liquid nitrogen at the temperature of -196 °C and comparing the physiologic alterations (germination and vigor) of that seed with conventional storage techniques (storage under environmental conditions and in dry camera at the temperature of 10°C and 30% of relative humidity), for a period of time of 105 days. The wood-iron seed germination and vigor tests were accomplished according to the rules for seed analysis, except to the number of seeds that were 200 seeds, in 2 repetitions of 100 seeds. According to obtained results in this experiment, it can be concluded that: a) the physiologic quality of the wood-iron seeds is preserved under environmental conditions (averages of 23°C and 73% of relative humidity) and when they are submitted to cryostorage for 105 days; b) The wood-iron seed reduces its physiologic quality significantly when it’s stored in a dry camera in comparison with the seeds stored to -196°C (cryostorage) and under averages of environmental conditions 23°C and 73% of relative humidity. Keywords: cryoconservation, liquid nitrogen, germination and vigor. Protocolo 41 2001 14 de 12/02/2001 1 Mestre em Engenharia Agrícola, Campina Grande – PB r 2 Professor Adjunto, DEAg/UFPB Av Aprígio Veloso No. 882, CEP 58.109-970, Campina Grande–PB e-mail [email protected] 3 Professor Adjunto, DEAg/UFPB Av Aprígio Veloso No. 882, CEP 58.109-970, Campina Grande–PB e-mail [email protected] 4 Professor Adjunto, DEAg/UFPB Av Aprígio Veloso No. 882, CEP 58.109-970, Campina Grande–PB e-mail [email protected] 8 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al INTRODUÇÃO Estudiosos da complexidade Nordestina mencionam que uma solução sócio-econômica só será possível na medida em que a região puder entender sua própria diversidade e a aridez de seu solo e dele extrair soluções economicamente viáveis, como é o caso de plantio de xerófitas nativas da Região. No entanto, outras soluções podem vir do conhecimento de outras espécies vegetais que têm sido devastadas na Região, como é o caso do Pau-ferro que, devido ao seu cerne duro, a sua madeira tem sido utilizada para confecção de vigas, esteios, estacas e lenha e, por essa razão, tem sido devastada da região e encontrase atualmente como uma das árvores ameaçadas de extinção (Lacerda, 2001). A árvore de pau-ferro e as suas sementes podem ser vista na Figura 1 e na Figura 2, respectivamente. Figura 2 - Sementes de Pau-ferro Figura 1 - Árvore de Pau-ferro Nesse contexto, não se pode deixar de perceber que o processo evolutivo é inevitável, e o homem caminhou, durante este tempo, de forma paralela, ou seja, dedicando-se ao avanço tecnológico e ao processo auto destrutivo. O desenvolvimento tecnológico tem ocasionado sérios impactos ambientais, que culminaram com o desaparecimento de diversas espécies botânicas. Em resposta a esses fatos, no final de século XX, o aproveitamento de recursos naturais adquiriu valor estratégico para governos e instituições privadas e como resultado deste fenômeno, o trabalho de preservação e estudo de espécies vegetais, merece hoje atenção especial dos países em desenvolvimento e do chamado primeiro mundo, (Carvalho, 1996). Desta forma, o resgate de espécies botânicas da região aparece como início de um processo de valorização humana, onde o próprio resgate se confunde de forma inversa com a devastadora interferência antropogênica no semi-árido Nordestino. Alguns autores como Lacerda (2001) e Cavalcanti Mata (2000) entendem que o inicio desse regaste passa, primeiramente, pela conservação dessas espécies em Unidades denominadas de Bancos de Germoplasma. Os Bancos de Germoplasma são unidades onde os materiais genéticos, como sementes das espécies vegetais, são conservados e consiste em armazenar o produto em câmaras secas, onde a temperatura de conservação no interior da câmara varia entre 0 a 10 0C e a umidade relativa entre 20 e 40%. No entanto, as pesquisas, neste setor, têm demonstrado que, após algum tempo de armazenamento, as características fisiológicas das sementes tendem a ser alteradas negativamente, caracterizando, desta forma, a erosão genética das espécies a serem conservadas (Diniz , 1999). Assim, para evitar a perda total do material genético que se encontra nos Bancos de Germoplasma, recomenda-se que, a partir de um determinado índice de germinação, as sementes devam ser multiplicadas em campo e um novo lote dessas sementes deve substituir o anterior (Carvalho e Nakagawa, 1988). Segundo Cavalcanti Mata (2000), para evitar a erosão genética das espécies, a crioconservação ou crioarmazenagem de sementes tem sido utilizada como método alternativo à conservação das sementes em Bancos de Germoplasma tradicional. Neste método, as sementes são armazenadas a uma temperatura de –196°C, imersas em nitrogênio líquido, ou a temperatura de –170°C em ambientes onde o vapor que emana do Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al. nitrogênio líquido é o agente de conservação dessas sementes. De acordo com Pita Villamil (1997), esse método de conservação a baixas temperaturas (crioconservação), quando permite ser utilizado em sementes, pode evitar a erosão genética das espécies, uma vez que a conservação das sementes está abaixo de –130°C, o que permite que o seu metabolismo seja paralisado, impedindo, assim, sua deterioração. A crioarmazenagem tem se mostrado como um método eficiente, prático e de baixos custos na preservação dos recursos filogenéticos, além de manter a semente viável por tempo considerado indefinido, no entanto protocolos de procedimentos devem ser elaborados para cada espécie. Assim, diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a qualidade fisiológica (germinação e vigor) das sementes das espécies botânicas nativas da Região semi- 9 árida e ameaçadas de extinção como o Pauferro, quando submetidas a três diferentes técnicas de armazenagem (armazenagem sob condições ambientais, em Câmara Seca à temperatura de 10°C e 30% de umidade relativa, e em Recipientes Criogênicos à temperatura de –196 °C), por um período de tempo de 105 dias. MATERIAIS E MÉTODOS As diferentes etapas deste trabalho (Figura 3), foram executadas no Setor de Criogenia do Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola os quais fazem parte do Centro de Ciências e Tecnologia da Universidade Federal da Campina Grande e nas dependências da EMBRAPA-Algodão, Campina Grande-PB. COLETA DAS SEMENTES LIMPEZA EXPURGO COM FOSFINA TESTES PRELIMINARES GERMINAÇÃO, VIGOR E UMIDADE ANÁLISES DE QUEBRA DE DORMÊNCIA FISIOLÓGICA E DUREZA ESCARIFICAÇÃO PRÉ-AQUECIMENTO EMBEBIÇÃO NITROGÊNIO ARMAZENAMENTO DAS SEMENTES CONDIÇÕES AMBIENTAIS CÂMARA SECA NITROGÊNIO ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Figura 3. Fluxogramas das etapas de condução do experimento. As sementes. As sementes de pau-ferro (Caesalpinia ferrea Mart.) foram em sua totalidade coletadas no sertão do estado da Paraíba, em região conhecida como polígono das secas. Geograficamente, esta região encampa as cidades de Pombal, Aparecida, Sousa, Marizópolis e Cajazeiras. A coleta que durou cerca de 60 (sessenta) dias foi iniciada no município de Pombal e concluída no município de Cajazeiras. A coleta foi realizada sempre em fazendas localizadas em áreas afastadas da cidade, e, sempre, acompanhadas por um mateiro (agricultor local que identificava as árvores). Além de coletar sementes, foram também coletadas folhas e flores, quando estas estavam Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 10 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al presentes. Todo o material foi fotografado bem como todas as árvores, para serem utilizadas na classificação botânica da espécie utilizada. Ao final da coleta, as sementes foram levadas para o Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas onde foram realizadas as etapas de pré-limpeza e limpeza das sementes. Depois dessas etapas, as sementes foram selecionadas, descartando-se as sementes físicamente danificadas e, em seguida, expurgadas com fosfina em silos de fibra de vibra. Posteriormente, essas sementes foram separadas em três grupos, sendo que a primeira amostra foi selecionada para armazenamento em silos de fibra de vidro, nas condições ambientais de temperatura e umidade relativa do ar, a segunda amostra foi armazenada em sacos de papel em uma Câmara Seca a temperatura de 10°C e 30% de umidade relativa do ar e, finalmente, a terceira amostra foi armazenada em containers criogênicos imersas em nitrogênio líquido a –196°C. Foram retiradas amostras de cada uma das técnicas de armazenamento nos períodos de tempo de 0, 5, 35, 70 e 105 dias, sendo essas sementes submetidas às análises de germinação e vigor e determinação do teor de umidade delas. O método utilizado para determinação do teor da umidade foi o da Estufa a 105 3°C durante 24 horas, seguindo-se as recomendações das Regras para Analises de Sementes (BRASIL, 1992). Armazenagem em Condições Ambiente O primeiro grupo de sementes foram armazenados em 5 diferentes silos de fibra de vidro que foram lacrados com cera, sendo o ambiente do Laboratório monitorado por um termohigrógrafo para registro da temperatura e da umidade relativa do ar durante todo o experimento. Optou-se pelo silo de fibra de vidro, em função de este ser uma embalagem impermeável e de pequena transferência de calor. Armazenagem em Câmara Seca O segundo grupo de sementes foi armazenado em câmara seca com dimensões de 10m de comprimento por 5m de largura e 2,5 de altura existente na EMBRAPA-Algodão (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária), localizada em Campina Grande – PB, onde a umidade relativa e a temperatura do ar foram controladas a uma temperatura de 10°C e 30%. Nessa técnica de armazenagem de sementes, utilizou-se uma embalagem porosa (sacos de papel) no acondicionamento das sementes. O tipo de embalagem utilizado, por ser permeável, permite as trocas de vapor de água entre o ar atmosférico e o ar que envolve as sementes dentro das embalagens, isto significa que a temperatura e a umidade relativa das sementes devem variar e oscilar de acordo com o meio que está sob controle. Armazenagem criogenica No terceiro grupo, as sementes foram imersas em nitrogênio líquido (N2L). Para esta finalidade, foram utilizados tubos cilíndricos de material de aço inox (canister) onde as sementes eram inseridas e posteriormente na superfície do canister era colocada uma tampa perfurada com orifícios de 2mm de diâmetro, para evitar que as sementes saiam do tubo cilíndrico, quando esse sistema fosse submerso no nitrogênio líquido. Em seguida, os tubos foram introduzidos nos recipientes criogênicos, os quais possuíam nitrogênio líquido a uma temperatura de –1960C. As sementes permaneceram imersas no nitrogênio líquido (N2L) durante todo o período de armazenamento. Periodicamente o nível de nitrogênio líquido era medido, visando a manter as sementes imersas em N2L durante o decorrer de todo o armazenamento. Na retirada das sub-amostras para determinação dos percentuais de germinação e vigor das sementes e do seu teor de umidade, essas sementes eram retiradas e colocadas imediatamente dentro de um freezer com temperatura média de –22°C, por 24 horas com a finalidade de reduzir o choque térmico delas. A cada período pré-determinado para avaliação das sementes, as sementes submetidas a crioconservação e depois de 24 horas de freezer, eram descongeladas a temperatura ambiente de 250C, durante 24 horas, tempo este, suficiente para que as sementes estivessem totalmente descongeladas. Germinação Antes da armazenagem das sementes e a cada período pré-estabelecido, essas foram submetidas aos testes de germinação e vigor e a determinação do teor de umidade Para determinação da germinação das sementes, foram utilizadas bandejas de plástico de 45cm de comprimento por 30cm de largura com 7cm de altura, contendo substrato de areia previamente passada por uma peneira de malha fina (N 16 ABNT) e esterilizada em estufa a 1350C por 12 horas. O substrato foi então umedecido com água destilada, antes do plantio das sementes e durante todo o decorrer do teste de germinação na medida em que o substrato ia ficando ressecado Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al. pelo ar ambiente. Para cada espécie, foram utilizadas 2 bandejas (repetições), cada uma continha 100 sementes. A percentagem de germinação foi obtida pela contagem das plântulas imersas e sadias. Este teste foi efetuado, seguindose a orientação prescrita pelas “Regras de Análise de Sementes” (Brasil, 1992). Vigor O teste de vigor foi realizado, utilizando-se o processo indireto do teste de Germinação. O vigor das sementes foi determinado pela contagem das plântulas emergentes e sadias provenientes da primeira contagem do teste de germinação. Obedeceu-se o mesmo critério do teste padrão de germinação descrito anteriormente, sendo os resultados expressos em porcentagem (Brasil, 1992). Análise Estatística O delineamento experimental utilizado neste trabalho foi o inteiramente casualizado em um arranjo fatorial 3 x 5, sendo 3 técnicas de armazenamento x 5 períodos de armazenagem, com 2 repetições. As análises foram realizadas, 11 utilizando-se o programa estatístico Assistat (Silva, 1996). Com os dados experimentais foram obtidas as equações que representassem as alterações da germinação e do vigor do pau-ferro ao longo do seu período de armazenamento para as diferentes técnicas de armazenagem. As equações de regressão foram obtidas por meio do programa computacional Origin 5.0. RESULTADOS E DISCUSSÃO Semente de Pau-ferro Encontram-se, na Tabela 1, as análises de variância para a germinação e o vigor das sementes de pau-ferro para os fatores técnicas de armazenamento e períodos de armazenamento e a interação entre esses fatores. Nessa tabela, observa-se que existem diferenças significativas, em nível de 1% de probabilidade pelo teste F, tanto para a germinação, como para o vigor da semente de pau-ferro, exceção se faz, para o vigor do pauferro, para o fator período de armazenamento, onde existem diferenças significativas em nível de 5% de probabilidade pelo teste de F. Tabela 1 - Análise de variância da germinação e do vigor da semente de pau-ferro, armazenada por diferentes técnicas por um período de 105 dias . GERMINAÇÃO F.V. Técnicas armazenamento Períodos armazenamento Int. Técnicas x Períodos Resíduo Total VIGOR F.V. Técnicas armazenamento Períodos armazenamento Int. Técnicas x Períodos Resíduo Total G.L. 2 4 8 45 59 S.Q. 598,94 909,34 1361,05 2280,00 5149,34 Q.M. 299,47 227,33 170,13 50,66 F. 5,91 ** 4,48 ** 3,35 ** G.L. 2 4 8 45 59 S.Q. 986,53 441,06 830,13 1383,00 3640,73 Q.M. 493,26 110,26 103,76 30,73 F. 16,04 ** 3,58 * 3,37 ** ** = significativo ao nível de 1% de probabilidade * = significativo ao nível de 5% de probabilidade Na Tabela 2, encontram-se as medias de vigor e germinação da semente de pau-ferro para a interação entre os fatores, técnicas de armazenamento e períodos de armazenamento. Nessa tabela, verifica-se que a semente de pauferro, quando crioarmazenada, em nitrogênio líquido, à temperatura de –196°C mantém sua qualidade fisiológica pelo período de 105 dias. Este fato, também, é observado para a semente armazenada em condições ambientais de Campina Grande, contudo o vigor dessa semente é significativamente menor do que a crioarma- zenada, durante os primeiros 35 dias, não se observando diferenças significativas, entre essas duas técnicas de armazenagem a partir desse período de tempo. Nessa tabela também é possível constatar que a semente de pau-ferro, quando foi armazenada na câmara seca diminuiu a sua qualidade fisiológica, ao longo do período de armazenamento de 105 dias. Este fato pode ser atribuído ao aumento do teor de umidade da semente que passou de aproximadamente 8% para 14%, indicando que essa semente para as Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 12 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al condições do ar dentro da câmara seca (10°c e 30% de umidade relativa) tende a um teor de umidade de equilíbrio de 14%, sendo, portanto neste caso, recomendado que a semente dessa espécie seja armazenada em recipientes herméticos e não em envelopes permeáveis como os utilizados neste trabalho. Tabela 2 - Germinação e vigor das sementes de pau-ferro para a interação entre os fatores técnicas de armazenamento versus períodos de armazenamento GERMINAÇÃO Técnicas de Armazenamento 0 Condições ambientais 83,00 aA Câmara Seca 88,00 aA Crioarmazenamento 82,00 aA DMS/COLUNA= 14,33 (letra minúscula) VIGOR Técnicas de Armazenamento 0 Condições ambientais 53,00 bA Câmara Seca 64,00 aAB Crioarmazenamento 68,00 aAB DMS/COLUNA= 9,51 (letra minúscula) Períodos de Armazenamento 5 35 70 81,00 aA 82,00 aA 81,00 abA 84,00 aAB 70,00 aBC 69,00 bC 78,00 aA 80,00 aA 84,00 aA DMS/LINHA= 14,33 (letra maiúscula) 105 78,00 aA 60,00 bC 80,00 aA Períodos de Armazenamento 5 35 70 51,50 bA 54,00 bA 55,00 aA 60,00 bAB 70,00 aA 59,00 aAB 70,00 aA 60,00 bAB 61,00 aAB DMS/LINHA= 11,16 (letra maiúscula) 105 54,00 aA 57,00 aB 58,00 aAB As médias seguidas pela mesma letra minúscula nas colunas e mesma letra maiúscula nas linhas não diferem estaticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste de Tukey Desta tabela, pode-se extrair ainda que a semente de pau-ferro pode ser crioarmazenada com sucesso, pois se espera que a partir desse período de tempo, a semente possa ser conservada por tempo indefinido, pois conforme afirmação feita por Pita Villamil (1999), quando as sementes permitem ser crioarmazenadas a temperatura de –196°C essas podem ter uma longevidade de armazenamento considerada indefinida pois as temperaturas abaixo de –130°C a atividade metabólica das sementes é mínima e pode ser considerada desprezível. Nas Figuras 3, 4 e 5 estão as curvas de germinação e vigor da semente de pau-ferro por um período de armazenamento de 105 dias, quando submetidas às técnicas de armazenamento sob condições naturais da cidade de Campina Grande, em câmara seca e em botijões criogênicos a temperatura de –196°C (crioarmazenagem), respectivamente. Armazenagem de Sementes de Pau-Ferro nas Condições Ambientais 100 100 80 Valores observados Valores calculados 2 (G = 82,5183 - 0,0353.pa R = 84,0% 60 40 60 40 Valores observados Valores calculados 2 20 20 V = 53,5668 + 0,0054.pa R = 54,0% 0 0 20 40 Vigor (%) Germinação (%) 80 60 80 100 0 120 Período de armazenagem (dias) Figuras 3 - Curvas de vigor e de germinação da semente de pau-ferro armazenada sob condições ambientais de Campina Grande durante 105 dias. com o armazenamento natural Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al 13 Armazenagem de Sementes de Pau-Ferro em Câmara Seca 100 100 Germinação do Pau-Ferro Valores observados valores calculados G = 82,352 - 0,204.pa 80 2 R = 94,8% 60 60 40 40 Vigor do Pau-Ferro Vigor (%) Germinação (%) 80 Valores observados Valores calculados 20 20 2 V = 64,52 - 0,0586.pa R = 50,7% 0 0 20 40 60 80 100 0 120 Período de armazenagem (dias) Figuras 4 - Curvas de vigor e de germinação da semente de pau-ferro armazenada em câmara seca durante 105 dias 100 80 80 60 60 Vigor do Pau-Ferro Valores observados Valores calculados 2 V = 67,852 - 0,104.pa R = 87,4% 40 Vigor (%) Germinação (%) Crioarmazenagem de Sementes de Pau-Ferro 100 40 Germinação do Pau-Ferro Valores observados valores calculados 20 G = 80,27 + 0,0124.pa 2 R = 24,1% 0 0 20 40 60 80 20 100 0 120 Período de armazenagem (dias) Figura 5 - Curvas de vigor e de germinação da semente de pau-ferro crioarmazenadas durante 105 dias Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 14 Estudo comparativo da crioarmazenagem de semente de pau-ferro com as técnicas convencionais de armazenagem Lacerda et al Nas Figuras de 3 a 5 também se encontram os coeficientes de determinação dessas curvas, onde se observa que os coeficientes de determinação para o vigor da semente de pau-ferro são baixos para todos os métodos de armazenagem estudados. Em alguns casos, observa-se que os dados experimentais praticamente não variam, o que nos leva a crer que não existiria uma dependência do eixo x (período de armazenamento) e portanto seria um valor único. Entretanto, observa-se que os valores do vigor da semente de pau-ferro, durante a crioarmazenagem, são dispersos podendo o coeficiente de determinação ser bem baixo (24,1%). Nesses gráficos encontram-se os dados experimentais e os calculados que foram obtidos, utilizando-se as equações que representam essas curvas. CONCLUSÕES Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que: 1. As sementes de pau-ferro, sob condições ambientais de armazenagem médias de 23°C e 73% de umidade relativa do ar e quando crioarmazenadas a –196°C, mantêm a sua qualidade fisiológica por um período de tempo de 105 dias; 2. Se as sementes de pau-ferro mantiveram sua qualidade fisiológica por 105 dias, então esses dados indicam que essas sementes podem ser crioarmazenada por tempo considerado indefinido; 3. A semente de pau-ferro, quando armazenada em câmara seca, diminue significativamente a sua qualidade fisiológica em comparação com as sementes crioarmazenadas a –196°C e sob condições ambientais médias de 23°C e 75|% de umidade relativa do ar. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Brasil, Ministério de Agricultura. Regras para análise de sementes. Brasília. 1992. 365p. Carvalho, J.E. Especial / Plantas medicinais. Jornal Estado de São Paulo. São Paulo, SP. 1996. 19p. Carvalho, N.M.; Nakagawa, J. Sementes: Ciência, tecnologia e produção. Campinas-SP: Fundação Cargill, 1988. Cavalcanti Mata, M.E.R.M. Crioconservação de sementes de espécies frutícolas, florestais, medicinais e de interesse da região Nordeste. Campina Grande, PB. 2000. 173p. (Projeto de Pesquisa). Diniz, Patrícia Silvério C. Análise de diferentes métodos de crioconservação na preservação de sementes de milho (Zea mays L.). 1999. 80f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande-PB. Lacerda, S.N. Estudo de diferentes técnicas de armazenagem para conservação de sementes nativas do semi-árido paraibano. 2001. 88f. (Mestrado em Engenharia Agrícola) – Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal da Paraíba, Campina Grande-PB. Pita Villamil, J. Crioconservación de semillas. In: Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola, 26. Minicurso. Campina Grande, PB. 1997, 55p. (Mini Curso) Pita Vilamil, J. Crioconservación de semillas. Campina Grande, PB, 1999. 121p. (Apostila) Silva, F.A.S. e. The Assistat Software Statistical Assistence In: Sixth International Conference On Computers In Agriculture, 1996, Cancun. Anais... Cancun, Mexico: American Society of Agricultural Engineers, 1996. v.1, p.294 – 296. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.7-14, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 ISSN: 1517-8595 15 EQUILÍBRIO HIGROSCÓPICO E ATIVIDADE DE ÁGUA PARA OVO INTEGRAL PROCESSADO EM “SPRAY DRYER” Paulo Cesar Corrêa1, Paulo Cesar Afonso Júnior2, Paulo César Stringheta3, Janayna Bhering Cardoso4 RESUMO O objetivo deste trabalho foi determinar as curvas de umidade de equilíbrio higroscópico e comparar os principais modelos clássicos para o cálculo da atividade de água dos produtos agrícolas para o ovo processado. As amostras de ovo seco em spray dryer até o teor de umidade de aproximadamente 3%, foram submetidas à adsorção, sob diversas condições de temperatura (20, 30, 40 e 50 °C) e umidade relativa (30, 40, 50, 60, 70 e 80 %) do ar, com quatro repetições, até atingirem a umidade de equilíbrio. A temperatura e a umidade relativa do ar foram controladas por meio de uma unidade condicionadora de ar do tipo “Aminco-Aire”. Os seguintes modelos matemáticos, considerados clássicos para o cálculo da atividade de água, foram ajustados aos dados experimentais: Henderson, Henderson Modificado, Chung-Pfost, Halsey, Oswin e Chen-Clayton. As constantes dessas equações foram obtidas por regressão, utilizando-se o método de Gauss Newton. De acordo com os resultados obtidos concluiu-se que todas as equações testadas se ajustaram bem aos dados experimentais, em todas as faixas estudadas de temperatura e umidade relativa do ar, podendo ser utilizadas para se calcular a umidade de equilíbrio ou a atividade de água do ovo integral seco. Entretanto, as equações de Henderson Modificada e Oswin foram as que melhor representaram o fenômeno estudado. Palavras-chave: ovo, equilíbrio higroscópico, atividade de água. HYGROSCOPIC EQUILIBRIUM AND WATER ACTIVITY FOR INTEGRAL EGG THAT’S PROCESSED IN "SPRAY DRYER" ABSTRACT The objective of this work was to determine the hygroscopic equilibrium moisture curves and compare the main classics models to the caculation of the agricultural products water activity to the processed egg. The material, which had moisture content level of 3% (wet basis) approximately was submitted to adsorption. An air conditioning unit (Aminco-Aire) was used in the tests to control the temperatures and the relative humidity (20oC, 30oC, 40oC, 50oC and 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, respectively). The samples remained in the chamber until its moisture reached hygroscopic equilibrium. Henderson, Henderson Modified, Chung-Pfost, Halsey, Oswin, and Chen-Clayton’s Equations for water activity were fitted to the moisture data. According to the obtained results, it was concluded that the equations describes the variation in the equilibrium moisture content or the water activity of the dry integral egg, according to the air temperature. However, Henderson Modified and Oswin’s equations were the best ones to represent studied phenomenon. Keywords: egg, hygroscopic equilibrium, water activity Protocolo 41 2001 17 de 21/02/2001 1 Eng. Agrônomo, D.S., Prof. Adjunto, Depto. de Engenharia Agrícola, UFV, Viçosa, MG, CEP 36571-000, [email protected] 2 Eng. Agrícola, M.S., Doutorando em Engenharia Agrícola no DEA-UFV, Viçosa, MG, [email protected] 3 Eng. Alimentos, D.S., Prof. Titular, Depto. Engenharia de Alimentos, UFV, Viçosa, MG, [email protected] 4 Estudante de graduação no Depto. de Engenharia de Alimentos, UFV, Viçosa, MG - [email protected] 16 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer INTRODUÇÃO O processo de secagem de ovos por muito tempo foi realizado sem os conhecimentos dos conceitos teóricos básicos desta operação unitária. Nos Estados Unidos da América, a idéia de secagem de ovos surgiu por volta de 1800. No entanto, o sucesso comercial da operação de secagem desse produto só foi constatado na China, em 1900, quando alguns engenheiros alemães introduziram este processo naquele país. Vários problemas, envolvendo estabilidade, propriedades físico-químicas, microbiologia e aspectos de qualidade em geral, confrontaram a indústria da secagem de ovos, durante todo o período de seu desenvolvimento. Hoje, graças à intensa pesquisa desenvolvida no sentido de solucionar estes problemas, os produtos de ovo seco são comumente aceitos pelas populações em todo o mundo. Estes produtos são, em geral, consumidos sem o cozimento e, normalmente, são utilizados para enriquecimento protéico de misturas. O Processo de secagem em “spray dryer” é, atualmente, o mais utilizado para a produção do ovo seco integral. O Brasil é um dos grandes produtores mundiais de ovos, embora a industrialização deste produto ainda se encontre aquém de outros países mais industrializados. Além disso, de forma semelhante a outros países produtores com pouca tradição tecnológica, na área de processamento, tem enfrentado problemas de caracter técnico no desenvolvimento e aplicação de tecnologias adequadas para os processos de secagem e conservação de ovos processados. Novas indústrias equipadas com alta tecnologia e o aumento do consumo de ovos processados são um indício de que este mercado tende para uma modernização rápida, com possibilidades de ganho expressivo para os avicultores e industriais que forem capazes de aliar o conhecimento do mercado e as melhorias no sistema de produção e industrialização. Conseqüentemente, torna-se importante o conhecimento de suas propriedades físicas, com as quais se podem realizar projetos de engenharia como o dimensionamento de máquinas e equipamentos para a secagem, embalagens, além de auxiliar na correta operação de armazenamento. O conhecimento destas propriedades é útil também em problemas relacionados com fenômenos de transferência de calor e de massa durante a secagem e a conservação do produto, em que uma delas é a higroscopia, envolvendo Corrêa et al. os conceitos de atividade de água e de umidade de equilíbrio, que é o teor de umidade de um material higroscópico depois de exposto a um ambiente em condições de temperatura e umidade relativa controlada, por um período de tempo prolongado. A fração de água é um dos importantes componentes dos alimentos, afetando todas as suas propriedades físicas; entretanto, a forma como este composto altera a natureza física e interage com os demais componentes dos alimentos depende das relações existentes entre o produto e o meio. Quando um material biológico é exposto a uma certa condição de umidade relativa, ele cede ou ganha água para equilibrar sua própria umidade. Isso ocorre quando a pressão de vapor d’água na superfície do material se iguala à pressão de vapor d’água do ar que o envolve (Carvalho, 1994). A determinação da atividade de água é uma das medidas mais importantes no processamento e análise dos produtos agropecuários “in natura” ou processados, devido à sua influência no que diz respeito à qualidade e à estabilidade do produto (Park at al., 2001). Haja vista a importância desse conceito, nas inúmeras aplicações no campo do processamento, na secagem e na armazenagem de alimentos, têm-se empregado esforços para a obtenção de equações que expressem o teor de umidade de equilíbrio ou a atividade de água para cada produto, como função das condições ambientais. Os valores de teor de umidade de equilíbrio dos produtos biológicos dependem, principalmente, da temperatura, da umidade relativa de equilíbrio (ou atividade de água) e da espécie de produto. O histórico do produto e a maneira pela qual o equilíbrio foi obtido, também, influenciam na umidade de equilíbrio (Sokhansaj et al., 1986; Pereira & Queiroz, 1987; Chen & Morey, 1989; Mazza & Jayas, 1991; Brooker et al., 1992; Morey et al., 1995). Comumente, dois métodos são usados para se determinar as curvas de umidade de equilíbrio (Hall, 1980; Brooker et al., 1992): o método estático e o método dinâmico. No estático, a umidade de equilíbrio entre o produto e a atmosfera circundante é atingida sem movimentação do ar ou do material analisado. No método dinâmico, o ar ou o material é movimentado até que o equilíbrio seja atingido. Diversos autores têm determinado essas curvas para vários produtos, utilizando um método ou outro para a obtenção dos dados experimentais. Para o estabelecimento das Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer curvas teóricas, têm sido utilizadas relações matemáticas empíricas, uma vez que nenhum modelo teórico desenvolvido tem sido capaz de predizer com precisão o teor de umidade de equilíbrio em todas as faixas de temperatura e umidade relativa do ar (Brooker et al., 1992). Dentre as diversas equações utilizadas para expressar a atividade de água de produtos agrícolas e alimentícios, em função da temperatura e teor de umidade de equilíbrio, na Tabela 1, são apresen-tados alguns modelos empíricos de ampla aplicação na predição do comportamento higroscópico desses materiais (Pfost et al.,1976; Mazza et al., 1990; Brooker Corrêa et al. 17 et al., 1992; Morey et al.,1995; Corrêa et al.,1995; Sokhansanj & Yang, 1996). Ante o exposto e em virtude da escassez de informações na literatura especializada consultada a respeito das curvas de umidade de equilíbrio higroscópico e da atividade de água para ovos integrais processados, desenvolveu-se o presente trabalho com o objetivo de determinar experimentalmente as curvas de adsorção e ajustar diferentes modelos matemáticos para atividade de água aos dados experimentais. Tabela 1. Modelos matemáticos empregados na predição da atividade de água de ovo integral processado Denominação do Modelo Modelo Matemático* Henderson A w = 1 - exp(-a (T 273,15) U e c ) (1) Henderson Modificada A w = 1 - exp(-a (T b) U ec ) (2) Chung-Pfost A w exp(-a / (T b) exp(-c U e )) (3) Halsey A w exp(-(exp(a b T) / U e c )) (4) Oswin A w 1 / ((((a b T) / U e ) c ) 1) (5) Chen-Clayton A w exp( a T b exp( c T d U e )) (6) * Aw representa a atividade de água (decimal), T a temperatura ambiente (°C), Ue o teor de umidade de equilíbrio (% base seca), a, b, c, d constantes que dependem da natureza do produto. MATERIAIS E MÉTODOS Este trabalho foi desenvolvido nos Laboratórios de Armazenamento e Processamento de Produtos Vegetais do Departamento de Engenharia Agrícola e de Processamento de Produtos Animais do Departamento de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG. Foi utilizado ovo integral seco em “spray dryer” com teor de umidade aproximado de 3%. Após o processamento, o produto foi separado em amostras de aproximadamente 250 g, acondicionadas em embalagens laminadas e armazenadas em uma câmara fria à temperatura aproximada de 4 °C, sendo retiradas 12 horas antes do início da operação, permitindo, assim, o seu equilíbrio térmico com o ambiente. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, sendo quatro níveis de temperatura (20, 30, 40 e 50 °C) e seis níveis de umidade relativa do ar (30, 40, 50, 60, 70 e 80 %), com quatro repetições. As condições ambientais para realização dos testes foram obtidas utilizando-se uma unidade condicionadora de atmosfera de fabricação da empresa Aminco, modelo Aminco-Aire 150/300 CFM, dotada de dispositivos para o controle da temperatura e umidade relativa do ar fornecido. O equipamento era composto por bandejas removíveis com fundo telado, para permitir a passagem do ar por entre a massa de produto. O fluxo de ar foi monitorado com o auxílio de um anemômetro de hélice e mantido constante em torno de 10 m3.min.-1.m-2. A temperatura e a umidade relativa do ar foram determinadas por meio de psicrômetro instalado próximo as bandejas que contêm as amostras (Figura 1). Foram utilizados cerca de 200g de ovo seco para cada repetição de cada tratamento, expostos às condições ambientais em recipientes de alumínio e em camadas finas, com espessura de aproximadamente 2 cm. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 18 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer Corrêa et al. Duto de Recirculação de Ar Sistema de Aquecimento de Água Sistema de Resfriamento de Água Bandejas Pulverizador de água Chapa Perfurada Ventilador Termômetros de Bulbo Seco e Molhado AMINCO-AIRE Sistema de Aquecimento de Ar Figura 1. Desenho esquemático do equipamento experimental. Durante o processo de adsorção, as amostras foram pesadas, periodicamente, visando acompanhar a perda de peso. Considerou-se que o equilíbrio higroscópico havia sido alcançado quando a variação da massa dos recipientes entre três pesagens sucessivas fosse igual ou inferior a 0,001g. Os seguintes modelos matemáticos foram ajustados aos dados experimentais por análise de regressão: Henderson, Henderson Modificado, Chung-Pfost, Halsey, Oswin e Chen-Clayton. Os dados experimentais foram comparados com os valores calculados pelos modelos, analisando-se o erro médio relativo (P) e o erro médio estimado (SE), para cada modelo, conforme descrito a seguir (Chen & Morey, 1989; Mazza & Jayas, 1991): Y Ŷ 1 P n Y SE (Y Ŷ) GLR (7) 2 (8) n = número de observações Y = valor experimental Ŷ = valor calculado pelo modelo GLR = graus de liberdade do modelo. O grau de ajuste dos modelos matemáticos aos dados experimentais de equilíbrio higroscópico baseou-se na magnitude do coeficiente de determinação ajustado, na magnitude do erro médio relativo e do erro médio estimado e na verificação do comportamento da distribuição dos resíduos do modelo. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os modelos foram ajustados aos dados experimentais, por meio de regressão utilizandose o método de Gauss-Newton. Os valores para as constantes das diversas equações encontramse na Tabela 2, com os respectivos coeficientes de determinação ajustados (R2), erros médios relativos (P) e erros médios estimados (SE). em que Tabela 2. Constantes das equações ajustadas para o cálculo da atividade de água para o ovo integral processado, com os correspondentes coeficiente de determinação ajustado (R 2), erro médio relativo (P) e erro médio estimado (SE) Modelo Matemático Henderson Henderson Modificada Chung-Pfost Halsey Oswin Chen-Clayton a -2,9128x10-4 -7,5124x10-4 209,9835 2,6741 9,3316 1,6283 Constantes b c 1,0688 42,7589 1,2600 51,9550 0,1720 -0,0124 1,3564 -0,0654 1,8553 0,1181 0,0431 D 0,3988 R2 P SE 0,9461 0,9933 0,9797 0,9878 0,9941 0,9897 0,0737 0,0226 0,0396 0,0291 0,0207 0,0296 0,1373 0,0483 0,0842 0,0653 0,0454 0,0601 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer A análise dos dados da Tabela 2, indica que todos os modelos estudados apresentam altos coeficientes de determinação ajustados (R2) e, também, baixos valores de erros médios relativo (P) e estimado (SE) entre os dados obtidos e os calculados, podendo cada um deles ser utilizado na estimativa da atividade de água ou do teor de umidade de equilíbrio para o produto estudado. Entretanto, a escolha dos modelos mais adequados para o cálculo dessas variáveis levou em consideração, também, a 19 análise dos resíduos de cada equação testada (Figura 2). Segundo esta análise, verifica-se, pelo comportamento dos resíduos, que as equações de Henderson, Henderson Modificada, Chung-Pfost e Oswin apresentaram distribuição aleatória de seus resíduos, ao contrário do observado para as equações com base nos modelos de Halsey e Chen-Clayton, que apresentaram uma distribuição tendenciosa dos resíduos. 0,09 0,06 Corrêa et al. 0,04 Henderson Henderson Halsey 0,02 Resíduo Resíduo 0,03 0 0 -0,03 -0,02 -0,06 -0,09 -0,04 Valores Estimados Valores Estimados 0,04 0,04 Oswin Henderson Modificada 0,02 Resíduo Resíduo 0,02 0 0 -0,02 -0,02 -0,04 -0,04 Valores Estimados Valores Estimados 0,04 0,06 Chen-Clayton Chung-Pfost 0,04 0,02 Resíduo Resíduo 0,02 0 0 -0,02 -0,02 -0,04 -0,04 -0,06 Valores Estimados Valores Estimados Figura 2. Distribuição dos resíduos para os modelos matemáticos analisados, em função dos valores estimados. Observa-se, ainda na Figura 2, para as equações de Henderson Modificada e Oswin, pela magnitude dos valores residuais, menor dispersão entre os valores calculados e os dados experimentais, quando comparadas com as demais equações que, também, apresentaram tendência aleatória de distribuição de seus resíduos. Portanto, a avaliação do melhor ajuste, levando em consideração os menores valores dos erros médios relativos e estimados, indicou que, entre os modelos analisados, as equações de Henderson Modificada e Oswin foram as que melhor representaram o fenômeno analisado, apresentando, ainda, um elevado coeficiente de determinação ajustado e distribuição aleatória dos resíduos. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 20 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer Os valores experimentais de equilíbrio higroscópico das amostras de ovo integral seco (média de quatro repetições), para diferentes níveis de temperatura do ar ambiente, e os Corrêa et al. valores estimados pelas equações de Henderson Modificada e Oswin, em função da atividade de água do produto, estão descritos nas Figuras 3 a 6. Teor de Umidade de Equilíbrio (% b.s.) 18 Valores Experimentais 16 Valores Estimados (Oswin) Valores Estimados (Henderson Modificada) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Atividade de Água (decimal) Figura 3. Teores de umidade de equilíbrio experimentais e calculados pelas equações de Henderson Modificada e Oswin, em função da atividade de água para ovo integral processado e para temperatura de 20 °C. Teor de Umidade de Equilíbrio (% b.s.) 18 Valores Experimentais 16 Valores Estimados (Oswin) Valores Estimados (Henderson Modificada) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Atividade de Água (decimal) Figura 4. Teores de umidade de equilíbrio experimentais e calculados pelas equações de Henderson Modificada e Oswin, em função da atividade de água para ovo integral processado e para temperatura de 30 °C. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer Corrêa et al. 21 Teor de Umidade de Equilíbrio (% b.s.) 18 Valores Experimentais 16 Valores Estimados (Oswin) Valores Estimados (Henderson Modificada) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Atividade de Água (decimal) Figura 5- Teores de umidade de equilíbrio experimentais e calculados pelas equações de Henderson Modificada e Oswin, em função da atividade de água para ovo integral processado e para temperatura de 40 °C. Teor de Umidade de Equilíbrio (% b.s.) 18 Valores Experimentais 16 Valores Estimados (Oswin) Valores Estimados (Henderson Modificada) 14 12 10 8 6 4 2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Atividade de Água (decimal) Figura 6. Teores de umidade de equilíbrio experimentais e calculados pelas equações de Henderson Modificada e Oswin, em função da atividade de água para ovo integral processado e para temperatura de 50 °C. Observa-se pelas Figuras 3 a 6, que para este produto, como para a maioria dos produtos agrícolas e alimentícios, existe uma relação direta entre a atividade de água e os parâmetros: teor de umidade de equilíbrio e temperatura ambiente; ou seja, os valores de atividade de água são sempre maiores para umidades de equilíbrio e temperaturas mais elevadas. CONCLUSÕES Os resultados obtidos neste trabalho permitiram concluir que: as equações de atividade de água testadas com as constantes determinadas para o ovo integral seco em “spray dryer”, se ajustaram bem aos dados experimentais; a avaliação do melhor ajuste feita pelos menores valores dos erros médios relativos e estimados entre os dados experimentais e Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 22 Equilíbrio higroscópico e atividade de água para ovo integral processado em “spray dryer os valores calculados, indicou que entre os modelos analisados as equação de Henderson Modificada e Oswin foram as que melhor representaram o fenômeno estudado, apresentando elevados coeficientes de determinação ajustados e distribuições aleatórias dos resíduos; Corrêa et al. and kernels. Transactions of ASAE, St. Joseph, v.34, n.2, p.534-538, 1991. Mazza, G.; Jayas, D.S.; White, N.D.G. Moisture sortion isotherms of flax seed.. Transactions of ASAE, St. Joseph, v.33, n.4, p.1313-1318, 1990. tanto o teor de umidade de equilíbrio, quanto à atividade de água, para o produto testado, apresentam a mesma tendência de variação da maioria dos produtos alimentícios processados ou não. Morey, V.; Wilcke, W.F.; Meronuck, R.A.; LANG, J.P. Relationship between equilibrium relative humidity and deterioration of shelled corn. Transactions of ASAE, St. Joseph, v.38, n.4, p.1139-1145,1995. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Park, K.J.; Bin, A.; Brod, F.P.R. Obtenção das isotermas de sorção e modelagem matemática para a pêra bartlett (Pyrus sp.) com e sem desidratação osmótica. Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campinas, v.21, n.1, p.73-77, 2001. Pereira, J.A.M.; Queiroz, D.M.de. Higroscopia. Viçosa: Centreinar-UFV, 1987. 28 p. Brooker, D.B.; Bakker-Arkema, F.W.; Hall, C.W.; Drying and storage of grains and oilseeds. New York: The AVI Publishing Company, 1992. 450 p. Carvalho, N.M. A secagem de sementes. 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Revision of the ASAE standard D245.4: moisture relationships of grains. Transactions of ASAE, St. Joseph, v.39, n.2, p.639-642, 1996. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.15-22, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.23-28, 2002 ISSN: 1517-8595 23 QUALIDADE E VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DO MELÃO ‘GOLD MINE’ PRODUZIDO NA ÉPOCA DAS CHUVAS Janilson Kleber Menezes Mota1, Josivan Barbosa Menezes2, Glauber Henrique de Sousa Nunes3, Railene Hérica Carlos Rocha4 RESUMO Instalou-se um experimento no Laboratório de Pós-Colheita de Frutos da Escola Superior de Agricultura de Mossoró-ESAM, com o objetivo de avaliar a qualidade e vida útil pós-colheita do melão ‘Gold Mine’ (Cucumis melo L. var. inodorus Naud.) produzido no período chuvoso, provenientes de três empresas agrícolas instaladas no Agropolo Mossoró-Açu/RN. Adotou-se o delineamento experimental inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 6 com três repetições e 12 frutos por parcela, sendo que o primeiro fator considerado foi temperaturas de armazenamento (ambiente 25 ºC + 2 ºC, UR 50 % + 5 % e refrigerado 11 ºC + 2 ºC, UR 90 % + 5 %) e o segundo fator tempos de armazenamento (0, 7, 14, 21, 28, 35). As características avaliadas foram: firmeza de polpa, perda de peso, aparência externa e interna e conteúdo de sólidos solúveis totais. A vida útil pós-colheita dos frutos foi estimada em 30 dias para o armazenamento a temperatura ambiente e refrigerada, mantendo boa aparência interna e externa, notas acima de 4,0, porém baixos conteúdos de sólidos solúveis, próximo a 7,8% e firmeza de polpa em torno de 18 N, inadequados para comercialização à longa distância. Palavras-chave: Cucumis melo L., armazenamento, temperatura, manejo QUALITY AND SHELF LIFE OF ‘GOLD MINE’ MELON CULTIVATED IN THE RAINFALL GROWING SEASON ABSTRACT This work aimed to evaluate the quality and that’s shelf life of ‘Gold Mine’ melon (Cucumis melo L. var. inodorus Naud.) that’s cultivated in the rain season. The experiment was carried out at the fruit post harvest laboratory Chemistry and Technology of the Escola Superior de Agricultura de Mossoró-ESAM. The fruits were harvested in Mossoró-Açu, Rio Grande do Norte State. The experiment was carried out in a completely randomized design in a 2 x 6 factorial scheme with three replications and twelve fruits per plot. The first considered factor was the storage temperature (ambient temperature: 25ºC 2ºC and 50% 5% U. R and at cooled ambient: 11ºC 2ºC and 90% 5% U. R) and the second factor was the storage time (0, 7, 14, 21, 28 and 35 days of storage). The following traits were evaluated during this period: weight loss, internal and external fruit appearance, pulp firmness and total soluble solids. The post harvest shelf life of ‘Gold Mine’ melon was esteemed in 30 days for fruits storage at environment and refrigerated conditions, maintaining good external and internal appearance with superior note to 4,0, however with low soluble solids contents, near to 7,8%, and pulp firmness around 18 N, that inadequate for commercialization that are long distance. Keywords: Cucumis melo L., storage, temperature, handling Protocolo 41 2001 21 de 21/02/2001 1 Engº Agrº, Departamento de Química e Tecnologia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. 2 Professor Doutor do departamento de Química e Tecnologia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 -2100. E-mail: [email protected] 3 Dr. Bolsista de DCR-CNPq-ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 4 Bolsista do CNPq, estudante do curso de mestrado em Agronomia: Fitotecnia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 24 Qualidade e vida útil pós-colheita do melão ‘gold mine’ produzido na época das chuvas INTRODUÇÃO A importância econômica do melão tem estimulado a intensificação das pesquisas nos últimos anos, sobre fisiologia, bioquímica e tecnologia pós-colheita do fruto (Menezes et al., 1997). Essa cultura destaca-se como a principal olerícola cultivada na Região Nordeste do país, sendo responsável por mais de 91% da produção nacional (IBGE, 1997). Constituindose, também, na maior expressão econômica e social para a Região Nordeste do Brasil. O Rio Grande do Norte, é considerado o maior produtor brasileiro, destacando-se em 1996, com 56,12 % de área plantada e 63,36 % da produção total (Dias et al., 1998). As variedades de melão existentes, no mundo, estão reunidas em três categorias, do ponto de vista comercial: grupo reticulatus, inodorus e cantaloupenses (Gayet, 1994). O Brasil vem produzindo, principalmente, o melão amarelo (Cucumis melo L. grupo inodorus), conhecido no mercado como melão espanhol, isto porque esse grupo de melão possui maior conservação pós-colheita (Souza et al., 1994). Aproximadamente 98% do melão produzido, no Brasil, são ainda do grupo Amarelo (inodorus), onde fazem parte diversas cultivares e híbridos. O melão inodorus apresenta vida útil póscolheita de três a quatro semanas, podendo estender-se até cinco ou seis semanas, dependendo da cultivar (Menezes et. al., 1998). A umidade do ar e do solo, também, apresenta influência sobre a produção e qualidade do fruto. Condições de umidade elevada favorecem a formação de frutos de má qualidade e propiciam condições favoráveis para o desenvolvimento de doenças fúngicas, bacterianas e viróticas. Os melões produzidos nessas condições são em geral pequenos e de sabor desagradável, com baixo teor de açúcares devido à ocorrência de doenças que causam a queda das folhas e o excesso de umidade que afeta a fisiologia da planta. Na maioria dos países produtores de melão, evita-se o plantio na época das chuvas, porque além de favorecer o aparecimento de doenças, existe uma correlação negativa com a qualidade do fruto. Um exemplo é a região de Mossoró-Baraúna, principal pólo produtor de melão do Brasil, onde geralmente se planta no período de junho a fevereiro. O objetivo deste trabalho é avaliar a qualidade do melão Gold Mine (Cucumis melo L. var. inodorus Naud.) produzido na época das chuvas e determinar a vida útil pós-colheita do híbrido armazenado em condições ambiente (25 Mota et al. ºC + 2 ºC, UR 50 % + 5 %) e em câmara fria (11 ºC + 2 ºC, UR 90 % + 5 %). MATERIAIS E MÉTODOS Os frutos foram colhidos no estádio de maturação comercial (70 dias após a semeadura) sendo provenientes de três empresas agrícolas do Agropólo MossoróAçu, Município de Baraúna-RN, com clima semi-árido, temperatura média em torno de 27,4 oC e período invernoso de fevereiro a junho, umidade relativa média 70% e precipitações média, máxima e mínima 820,9 mm, 2.662,2 mm e 171,7 mm anuais, respectivamente, distribuídas irregularmente, sendo março e abril os meses mais chuvosos. O genótipo estudado, o híbrido Gold Mine, tipo Amarelo é muito produtivo, menos exigente em água e que tem apresentado boa tolerância de campo a oídio e míldio. Os frutos são uniformes, com peso médio em torno de 1.800 g, pequena cavidade interna, sem odor e polpa de coloração branco-creme. Fez-se uma seleção dos frutos no campo, eliminando-se aqueles com imperfeições facilmente detectáveis tais como: ferimento mecânico, rachaduras, depressões superficiais e ataque de fungos ou brocas. Os melões foram classificados por tipo e acondicionados em caixas estilos mercado externos, em seguida foram transportados para o laboratório do Núcleo de Estudos em Pós-Colheita da Escola Superior de Agricultura de Mossoró – ESAM. Após serem enumeradas ao acaso, uma parte dos frutos foram armazenados em uma sala sob condições ambiente (25 ºC + 2 ºC, UR 50 % + 5 %), e a outra parte foi acondicionada em câmara fria (11 ºC + 2 ºC, UR 90 % + 5 %). O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial 2 x 6 com três repetições e 12 frutos por parcela, sendo o primeiro fator considerado temperaturas de armazenamento (ambiente e 11 ºC + 2 ºC) e o segundo fator tempos de armazenamento (0, 7, 14, 21, 28, 35 dias). As avaliações foram feitas, em intervalos de sete dias, durante 35 dias. Os frutos foram cortados longitudinalmente e parte do mesocarpo foi homogeneizada em liqüidificador doméstico para análises químicas. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.23-28, 2002 Qualidade e vida útil pós-colheita do melão ‘gold mine’ produzido na época das chuvas Para as aparências externa e interna, os frutos foram avaliados através de escala subjetiva, considerando-se a ausência ou presença dos seguintes defeitos: aparência externa: depressão; murcha; e/ou ataque fúngico; aparência interna: colapso interno, sementes soltas e/ou líquidos na cavidade das sementes e injúria pelo frio: surgimento de pequenas manchas escuras na superfície do fruto. Utilizou-se uma escala subjetiva correspondente às notas: 1 – defeitos extremamente severos (acima de 50%), 2 – severos (31 a 50%), 3 – moderados (11 a 30%), 4 – leve (1 a 10%) e 5 – ausente (0%), considerando-se frutos com nota 3 como indesejável para o consumo. Foi considerado como fruto inadequado para a comercialização aquele cuja nota apresentar valor igual ou inferior a três para quaisquer das avaliações. O conteúdo de sólidos solúveis totais (SST) foi determinado em refratômetro digital, conforme normas da AOAC (1992) e expressos em porcentagem. As análises de variância e regressão foram feitas no software SAS (Statistical Analisys System ) por meio dos procedimentos PROC GLM e PROC REG. RESULTADOS E DISCUSSÃO Verificou-se redução, na firmeza da polpa até o final do período experimental para os tratamentos (Figura 1). Os frutos armazenados na temperatura ambiente apresentaram aos 20 dias, firmeza de polpa próxima a 20 N, valor equivalente ao obtido aos 30 dias de armazenamento refrigerado, indicando necessidade de refrigeração para manutenção da firmeza do fruto. 25 O amolecimento do melão pode estar relacionado com a perda de integridade de membranas das células mesocárpicas hipodermal (Lester & Stein, 1993) como também pode estar relacionado a fatores précolheita, tais como, equilíbrio cálcio/nitrogênio. Para Awad (1993), a textura depende da coesividade, do tamanho, da forma e da turgidez das células que compõem o tecido. A firmeza média dos frutos no experimento foi 25 N. O melão amarelo ‘Agroflora 646’, produzido no período de verão e armazenado, a temperatura ambiente apresenta firmeza de polpa variando de 83,63 N a 33,07 N, no início e final de 45 dias de armazenamento, respectivamente (Menezes et al, 1995). Sob o ponto de vista de manuseio pós-colheita, a firmeza é essencial, já que os frutos com maior firmeza são mais resistentes a injúrias mecânicas durante o transporte e comercialização (Menezes et. al, 1998). 35 30 Firmeza (N) As características avaliadas foram: perda de peso, firmeza da polpa, aparências externa e interna e teor de sólidos solúveis. A perda de peso foi determinada, considerando-se a diferença entre o peso inicial e o obtido em cada intervalo de amostragem (sete dias). A determinação da firmeza da polpa foi feita no fruto, dividido longitudinalmente em duas partes, sendo que em cada uma delas procederam-se duas leituras (em regiões diferentes) feitas com o penetrômetro Mc Cormick modelo FT 327, com plunger de 8 mm de diâmetro e os resultados expressos em Newton (N). Mota et al. 25 20 11º C 15 25º C 10 5 0 0 10 20 30 40 Tempo de armazenamento (dias) (11ºC) y = 40,034 – 7,52x + 0,67x2 r2 = 0,84 (25ºC) y = 33,91 – 3,78x r2 = 0,78 Figura 1. Firmeza da polpa do melão ‘Gold Mine’, armazenado durante 35 dias sob refrigeração de 11 2ºC, U. R. 90 5%, ou sob condições ambiente 25 2ºC, U. R. 50 5%. ESAM Mossoró-RN, 2001. A perda de peso nos frutos ocorreu de forma crescente em função do tempo de armazenamento (Figura 2). Foi observada que os frutos armazenados sob condição ambiente tiveram perda de peso maior em relação àquela obtida em frutos submetidos à refrigeração. O déficit de pressão de vapor é maior em temperaturas mais elevadas, e os principais fatores que atuam na perda de água em frutos são a temperatura, e a umidade relativa do ar. Este comportamento crescente da perda de peso também foi observado em seis Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.23-28, 2002 Qualidade e vida útil pós-colheita do melão ‘gold mine’ produzido na época das chuvas cultivares de melão do grupo inodorus estudadas por Miccolis & Saltveit (1995). A perda d’água pode ser uma das principais causas de deterioração, pois resulta não apenas em perda quantitativa (perda de peso vendável), mas também provoca perdas em aparência (devido ao muchamento), qualidade textural (amolecimento, flacidez, fragilidade e suculência) e qualidade nutricional. No final do período de armazenamento, as perdas de peso médias dos frutos armazenados nas temperaturas (11 ºC e ambiente) foram respectivamente, 2,33% e 5,44%. Em melão ‘pele de sapo’ sob condição ambiente, Gonçalves (1994) constatou o período de vida útil pós-colheita de 28 dias, com perda de peso 3,86% que corresponde a aproximadamente 39 kg/ton. 6 5 4 11º C 3 25º C 2 1 0 0 10 20 30 40 Tempo de armazenamento (dias) 6 5 (11ºC) y = 5,28 + 0,25x r2 = 0,85 (25ºC) y = 5,11 – 0,15x r2 = 0,70 4 11º C 3 25º C 2 1 0 0 10 20 30 40 Tempo de armazenamento (dias) (11ºC) y = 0,74 + 0,36x r2 = 0,92** (25ºC) y = 1,139 – 0,835x r2 = 0,98** Figura 2. Perda de peso do melão ‘Gold Mine’, armazenado durante 35 dias sob refrigeração de 11 2ºC, U. R. 90 5%, ou sob condições ambiente 25 2ºC, U. R. 50 5%. ESAM Mossoró-RN, 2001. Os frutos armazenados a 11 ºC, mostraram-se mais susceptíveis à incidência de manchas escuras na superfície da casca, sendo aparente a partir do 21º dia de armazenamento, entretanto isto não comprometeu aparência, visto que ao final do período experimental, os frutos armazenados nas temperaturas (11 + 2º e ambiente) estavam em plena condição de comercialização (nota > 3,0) (Figura 3). Na aparência interna, verificou-se que os frutos mantidos a 11 2 ºC apresentam-se mais susceptíveis a sintomas característicos de colapso interno (amolecimento da polpa) a partir dos 21 dias de armazenamento, sem comprometer, entretanto, a comercialização, com notas acima de 3 (Figura 4). Figura 3. Aparência externa do melão ‘Gold Mine’, armazenado durante 35 dias sob refrigeração de 11 2ºC, U. R. 90 5%, ou sob condições ambiente 25 2ºC, U. R. 50 5%. ESAM Mossoró-RN, 2001. Aparência interna (nota 1-5) Perda de peso (%) Mota et al. O conteúdo de sólidos solúveis não foi influenciado de forma significativa durante o período de armazenamento, observando-se no final desse período uma média igual a 8,0% nas duas condições pré-estabelecidas (Tabela 1). De acordo com Cohen & Hicks (1986) o valor mínimo aceito acerto para comercialização é de 9,0 % . Aparência externa (nota 1-5) 26 6 5 4 11º C 3 25º C 2 1 0 0 10 20 30 40 Tempo de armazenamento (dias) (11ºC) y = 5,36 + 0,23x r2 = 0,92 (25ºC) y = 5,10 – 0,12x r2 = 0,70 Figura 4. Aparência interna do melão ‘Gold Mine’, armazenado durante 35 dias sob refrigeração de 11 2ºC, U. R. 90 5%, ou sob condições ambiente 25 2ºC, U. R. 50 5%. ESAM Mossoró-RN, 2001. Esse baixo teor de SST provavelmente está relacionado com problemas de manejo, época de plantio (inverno) e de determinação do ponto de colheita. O melão contém alta concentração de açúcar, quando maduro, Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.23-28, 2002 Qualidade e vida útil pós-colheita do melão ‘gold mine’ produzido na época das chuvas acumulando-o antes da colheita e não acumula carboidratos de reserva, não aumentando o conteúdo de açúcares após a colheita. Miccolis & Saltveit (1995), também relataram a ausência do efeito da temperatura de armazenamento sobre o teor de sólidos solúveis totais. Em melão ‘Valenciano Amarelo’ CAC, armazenado sob refrigeração em temperatura de 12 ºC e umidade relativa do ar de 90 %, Costa (1997) Mota et al. 27 determinou um teor de SS de 12,4 % após 21 dias de armazenamento. Lester (1998), estudando o comportamento físico-químico do híbrido ‘Honey Dew’, verificou que a concentração de sólidos solúveis atingiu 78 % do seu valor máximo aos 40 dias após à antese, sendo considerada importante mudança qualitativa no conteúdo de açucares dos frutos. Tabela 1 - Sólidos Solúveis Totais (%) do melão Gold Mine, produzido na época das chuvas , e armazenado em condições ambientes (25 ºC 2 ºC e U. R. = 50% 5%) ou sobre refrigeração de (11 ºC 2 ºC e U. R. = 90% 5%). ESAM, Mossoró-RN, 2000. Temperatura (ºC) Controle 11 2 Média DMS 1 DMS 2 0 8,7 Aa* 8,7 Aa 8,7 A 1,69 0,65 7 8,3 Aa 7,9 Aa 8,1 A Armazenamento (dias) 14 21 28 7,9 Aa 7,7 Aa 7,7 Aa 8,2 Aa 7,8 Aa 8,0 Aa 8,0 A 7,8 A 7,8 A 35 7,4 Aa 8,0 Aa 7,7 A Média 7,9 a 8,1 a * Médias seguidas da mesma letra (nas linhas e colunas) não diferem entre si a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey. Letra maiúscula: compara as médias dentro de cada temperatura de armazenamento (DMS 2). Letra minúscula: compara as médias dentro de cada tempo de armazenamento (DMS 1). CONCLUSÕES A vida útil pós-colheita do melão Amarelo híbrido Gold Mine produzido na época das chuvas foi estimada em 30 dias para o armazenamento a temperatura ambiente e refrigerada, mantendo boa aparência interna e externa, notas acima de 4,0, porém baixos conteúdos de sólidos solúveis, próximo a 7,8% e firmeza de polpa em torno de 18 N, inadequados para comercialização à longa distância. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS A.O.A.C. Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemistry. 11 ed. Washington: AOAC, 1992, 1115 p. Awad, M. Fisiologia Pós-colheita de frutos, São Paulo: Nobel, 1993. 114p. Cohen, R.A.; Hicks, J.R. Effect of storage on quality and sugars in muskmelon. Journal of the American Society for Horticultural Science, Alexandria, v. 111, n. 4, p. 553557, 1986. Costa, J.E.S. Análise físico-química do melão produzido em casa de vegetação e irrigação pelos sistemas de jato-pulsante e gotejamento, Jaboticabal: Unesp, 1987. 52p. (Monografia de Graduação). 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Physicochemical characterization of Hydrid ‘Honey Dew’ muskmelo fruit (Cucumis melo L. var. inodorus Naud.) following maturation, abscission, and postharvest storage. Journal of the American Society for Horticultural Science. v.123, n.1, p. 126-129. 1998. Lester, G.; Stein, E. Plasma membrane physicochemical changes during maturation and postharvest storage of muskmelon fruit. Journal of the American Society for Horticultural Science, v. 18, n. 2, p. 223227, 1993. Menezes, J.B.. Chitarra, A.B.; Chitarra, M.I.F; Carvalho, H.A. de. Caracterização póscolheita do melão ‘Agroflora 646’. Horticultura Brasileira, v.13, n.2, p.150153, nov. 1995. Menezes, J.B.. Chitarra, A.B.; Chitarra, M. I. F.; Bicalho, U.O. Modificações dos componen-tes de parede celular do melão Mota et al. tipo gália durante o armazenamento sob refrigeração. Ciências Tecnologia de Alimentos., v.17, n.3, p.309-313, set-dez. 1997. Menezes, J.B.; Castro, E. B. de; Praca, E. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.23-28, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 ISSN: 1517-8595 29 VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DE MELANCIA SUBMETIDA A DIFERENTES TEMPERATURAS DE ARMAZENAMENTO Ana Luiza Xavier Carlos1, Josivan Barbosa Menezes2 , Railene Hérica Carlos Rocha3, Glauber Henrique de Sousa Nunes4, Geomar Galdino da Silva5 RESUMO Com o objetivo de determinar a vida útil pós-colheita de melancia ‘Crimson Sweet’ submetida a diferentes temperaturas de armazenamento, instalou-se um experimento no Laboratório de Póscolheita de Frutos da Escola Superior de Agricultura de Mossoró-ESAM. Os frutos foram obtidos de um plantio comercial localizado na propriedade Gangorra distante 20 Km de Mossoró-RN e conduzidos para o laboratório. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualisado em esquema fatorial do tipo 3 x 7 com cinco repetições, sendo o primeiro fator considerado temperatura de armazenamento (10 oC, 12 oC e temperatura ambiente 28,8 ºC 2) e o segundo fator tempo de armazenamento (0, 5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias). Foram avaliadas as seguintes características: aparência externa e interna, firmeza da polpa, acidez total titulável, pH, conteúdo de sólidos solúveis totais e açúcares totais. A vida útil pós-colheita da melancia ‘Crimson Sweet’ foi de 25 dias sendo a melhor temperatura 10 ºC, que manteve as aparências externa e interna com nota superior a 3,0 considerada comercial, sólidos solúveis acima de 10,5 g 100 mL-1 e açúcares totais 9,44 g 100 mL-1. Palavras-chave: Citrullus lanatus, Crimson Sweet, qualidade de frutos armazenados. WATERMELON POST HARVEST SHELF-LIFE THAT’S SUBMITTED TO DIFFERENT STORAGE TEMPERATURES ABSTRACT The purpose of this study was to determine the post harvest shelf life of ‘Crimson Sweet’ watermelon fruit which is yielded in the ‘Gangorra’ commercial planting 20 km from MossoróRN-Brazil. The fruits were harvested and transported to the Post harvest Fruits Laboratory of the Escola Superior de Agricultura de Mossoró-ESAM. The experiment was carried out in a completely randomized design in a 3 x 7 factorial scheme with five replicates. The first considered factor was the storage temperature (10 oC, 12 oC and ambient temperature) and the second factor was the storage time (0, 5, 10, 15, 20, 25 and 30 days). The following traits were evaluated during this period: internal and external fruit appearance, pulp firmness, total titratable acidity, pH, total soluble solids and content total soluble sugars. The ‘Crimson Sweet’ watermelon had 25 days of post harvest shelf life. The best temperature was 10 ºC, that maintained the external and internal appearances with superior note to 3,0 that’s considered commercial, soluble solids above 10,5 g 100 mL-1 and total sugars 9,44 g 100 mL-1. Keywords: Citrullus lanatus, Crimson Sweet, quality of stored fruits. Protocolo 41 2001 23 de 17/04/2001 1 Eng. Agrônoma, Departamento de Química e Tecnologia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 2 Professor Doutor do Departamento de Química e Tecnologia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 3 Bolsista do CNPq, estudante do curso de mestrado em Fitotecnia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 4 Professor Doutor do Departamento de Fitotecnia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. Email: [email protected] 5 Eng. Agrônomo, M. Sc em Fitotecnia, Departamento de Química e Tecnologia da ESAM, c. p. 137, CEP 59.625-900, Mossoró-RN. Fone: 312 2100. E-mail: [email protected] 30 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento INTRODUÇÃO A melancia (Citrullus lanatus), é conhecida mundialmente sendo a China, Irã, Turquia e os Estados Unidos, os principais países produtores (Robson & Decker-Walters, 1997). No Brasil, a produção de melancia é em torno de 2.200 toneladas. A região Nordeste é responsável por mais de 50% da área plantada com esta hortaliça, no Rio Grande do Norte, esta cultura vem ganhando espaço, nos últimos anos, principalmente, entre os pequenos e médios produtores, que têm como mercado Natal, Fortaleza, Recife e outros grandes centros urbanos inclusive do Sudeste do país (Noronha Filho et al., 1994). A cultivar Crimson Sweet apresenta frutos de formato arredondado, sendo os de tamanho médios e grande os de melhor qualidade, casca clara com estrias verde-escuro e polpa vermelho intenso muito doce, que promove uma maior atratividade, sendo consumida, principalmente, na forma in natura, entretanto o fruto apresenta vida útil póscolheita, relativamente, curta, principalmente, quando não é acondicionado de forma adequada (Araújo Neto et al., 2000). Na região de Mossoró-RN, os locais de venda comercializam melancias com diferentes qualidades comerciais, sendo as comercializados diretamente no local de desembarque, as de melhor qualidade. Os frutos expostos em quitandas sob temperatura ambiente são comercializadas em estádio de senescência, com baixa qualidade para o consumo (Araújo Neto et al., 2000). A refrigeração é o método mais econômico para o armazenamento prolongado de frutos e hortaliças frescos, mas, geralmente, não é utilizada para melancia, quando o mercado consumidor está próximo à zona de produção. Entretanto, transporte e armazenamento refrigerados podem ser utilizados para prolongar a vida útil póscolheita a longas distâncias, adotando-se temperatura entre 10 e 15 C e umidade relativa em torno de 90 % (Risse et al. 1990). A temperatura de armazenamento é o fator ambiental mais importante, não só do ponto de vista comercial, como também por controlar a senescência, uma vez que regula as taxas de todos os processos fisiológicos e bioquímicos associados. A atividade metabólica das células deve ser suficiente para mantê-las vivas, de forma a preservar a qualidade comestível dos frutos durante o período de Carlos et al. armazenamento (Kader et al., 1985; Chitarra & Chitarra 1990). O objetivo deste experimento foi determinar a vida útil pós-colheita da melancia ‘Crimson Sweet’, submetida a diferentes temperaturas de armazenamento. MATERIAL E MÉTODOS Os frutos de melancia ‘Crimson Sweet’ foram obtidos de um plantio comercial localizado na propriedade Gangorra, situado no município de Tibau-RN. Imediatamente após a colheita, foram conduzidos para o Laboratório de Pós-colheita de Frutos da Escola Superior de Agricultura de Mossoró-ESAM. Em seguida foram separados em três lotes de trinta, os dois primeiros lotes foram armazenados em câmaras com temperatura de 10 ºC e 12 oC e umidade relativa de 96%. O terceiro lote foi mantido em uma sala à temperatura ambiente (28,8 ºC 2 e umidade relativa de 56,7 % 5). O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualisado em esquema fatorial do tipo 3 x 7 com cinco repetições, sendo o primeiro fator temperaturas de armazenamento (10 ºC, 12 oC e temperatura ambiente) e o segundo fator tempos de armazenamento (0, 5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias). As análises de qualidade foram feitas nos frutos, em intervalos de cinco dias, sendo que os frutos mantidos sob refrigeração, retirados das câmaras dois dias antes de serem analisados. As avaliações da aparência externa e interna foram feitas, considerando a ausência ou a presença de defeitos, utilizando a seguinte escala subjetiva: 1 = fruto extremamente deteriorado; 2 = severo; 3 = médio; 4 = leve; 5 = ausência de defeitos. Para a aparência externa, foram considerados como defeitos: manchas, depressões e murcha. Do mesmo modo, para a aparência interna: colapso interno e sementes soltas. A medida da firmeza de polpa foi feita, utilizando-se um penetrômetro Mc Cormick modelo FT 327, com ponteira de 110 mm de diâmetro. O fruto foi dividido longitudinalmente em duas partes, sendo realizadas três leituras em cada uma. As leituras foram feitas eqüidistantes e na região equatorial da polpa, os resultados expressos em Newton (N). A acidez potenciométrica (pH) foi determinada em potenciômetro digital e a acidez total titulável, por titulação, foi expressa em mmol H+L-1. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento O conteúdo de sólidos solúveis totais (SST) foi determinado em refratômetro digital, conforme normas da AOAC (1992) e expressos em porcentagem. Os açúcares redutores e nãoredutores foram analisados pelo método de Somoghy-Nelson (Southgate, 1991). Os resultados foram expressos em gramas de glicose por 100 mL de suco. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. A partir das médias, foram ajustados modelos de regressão. Todas as análises foram feitas, Carlos et al. 31 utilizando-se o software SAS (SAS Institute Inc., 1993). RESULTADOS E DISCUSSÃO Aparência externa e interna Observou-se perda da qualidade na aparência dos frutos com o aumento do tempo de armazenamento, houve maior decréscimo para os frutos submetidos à temperatura ambiente (Figuras 1e 2). 6,0 5,5 Aparência Externa (Notas 1-5) 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2 Amb : y = 5,068 - 0,064x 2 R =93,45 2 10ºC : y = 5,3053 - 0,061x 2 R = 94,93 2 12ºC: y = 5,3948 - 0,065x 2 R = 93,16 2,0 1,5 0 5 10 15 20 25 30 Amb (Pred) Amb (Obs) 10ºC (Pred) 10ºC (Obs) 12ºC (Pred) 12ºC (Obs) Tempo (Dias) Figura 1. Aparência externa (valores preditos e observados) de melancia ‘Crimson Sweet armazenada durante 30 dias e submetida à temperatura ambien-te, 10 ºC e 12 ºC. ESAM, Mossoró-RN. 2001. 6,5 Aparência Interna (Notas 1-5) 5,5 4,5 3,5 Amb: y = 5,463 - 0,09x 2,5 10ºC: 5,2127 - 0,043x 2 2 2 R = 92,05 2 R = 81,09 12ºC: y = 5,312 - 0,0713x 2 2 R = 96,31 1,5 0,5 0 5 10 15 20 25 30 Amb (Pred) Amb (Obs) 10ºC (Pred) 10ºC (Obs) 12ºC (Pred) 12ºC (Obs) Tempo (Dias) Figura 2. Aparência interna (valores preditos e observados) de melancia ‘Crimson Sweet’ armazenada durante 30 dias e submetida à temperatura ambiente, 10 ºC e 12 ºC. ESAM, Mossoró-RN. 2001. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento 32 O tempo de vida útil pós-colheita para a comercialização à temperatura ambiente foi 20 dias, sem comprometer as aparências externa e interna, com notas acima de 3,0, concordando com Araújo Neto et al., (2000) que determinaram o período de vida útil póscolheita desta melancia de 18 dias, para estas características, à temperatura ambiente. Aos 25 dias, os frutos estavam mais bem condicionados em ambiente refrigerado, com notas em torno de 3,0, considerando-se a aparência externa (Figura 1), e nota próximo a 4,0 a 10 ºC para aparência interna (Figura 2). Em melancias ‘Baby Fun’, ‘Mickylee’ e ‘Minilee’ Risse et. al., (1990) observaram baixa percentagem de injúrias pelo frio em frutos armazenados a 20 ºC, os condicionados a 7 ºC foram mais sensíveis a deterioração. Carlos et al. Firmeza de polpa A firmeza da polpa dos frutos armazenada nas diferentes temperaturas decresceu até o final do período de observação (Figura 3), comportamento semelhante foi observado por Araújo Neto et al., (2000) e Risse et al., (1990). O amolecimento dos frutos, durante o processo de maturação, característica comum, é atribuída à hidrólise de vários polissacarídeos estruturais, sendo as substâncias pécticas as principais (Menezes et al., 1998). As médias para firmeza da polpa dos frutos armazenados a 10 ºC e 12 ºC foram superiores a média dos frutos armazenados a temperatura ambiente. No entanto, elas não diferiram entre si (Tabela 1). A firmeza da polpa varia com a temperatura de armazenamento, embora algumas variedades mantenham sua firmeza, outras tendem a diminuir (Risse et al., 1990). Tabela 1. Valores médios para aparências externa e interna (notas 1-5), Firmeza da polpa (N), Sólidos solúveis (g.100 mL-1), Acidez Total Titulável (mmolH+. L-1), pH e Açúcares Totais (%) obtidos de frutos de melancia ‘Crimson Sweet’ submetidos a diferentes temperaturas de armazenamento. ESAM, Mossoró-RN, 2001. Características 1 Condições de Aparência Aparência Firmeza Sólidos Acidez pH Armazenamento Externa Interna da Polpa Solúveis Total Titulável Ambiente 3,77 3,65 10,92 b 10,61 17,74 b 5,03 10 ºC 4,08 4,34 12,55 a 11,10 21,17 a 4,95 12 ºC 4,08 3,88 12,38 a 10,97 21,14 a 4,94 CV (%) 8,49 11,28 14,72 6,62 10,88 1,67 1 Médias seguidas pela mesma letra na coluna não diferem significativamente pelo teste (5%) Açucares Totais 8,45 a 9,44 a 8,75 a 32,18 de Tukey 15,5 14,5 y = 13,4725 - 0,0047x 2 R =85,16 13,5 Firmeza da Polpa (N) 2 12,5 11,5 10,5 9,5 8,5 0 5 10 15 20 25 30 Pred Obs Tempo (Dias) Figura 3. Firmeza da polpa de melancia ‘Crimson Sweet’ (valores preditos e observados) armazenada durante 30 dias. ESAM, Mossoró - RN. 2001. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento Carlos et al. 33 amadurecimento (Sass, 1993). Neste trabalho, verificou-se que houve uma tendência de redução na acidez ao longo do armazenamento, em qualquer uma das temperaturas consideradas (Figura 4). A concentração de ácidos orgânicos é influenciada pela disponibilidade de carboidratos metabolizáveis, sendo o ácido málico e cítrico os principais em melancia. Os resultados encontrados para acidez estão de acordo com Chisholm & Picha (1986). Acidez total titulável Observou-se acidez total titulável 11,37% maior nos frutos armazenados em temperaturas refrigeradas comparados aos armazenados a temperatura ambiente. Entretanto, não houve diferença significativa entre as temperaturas 10 ºC e 12 ºC (Tabela 1). A acidez total titulável tende a aumentar com o crescimento do fruto até seu completo desenvolvimento fisiológico, quando então começa a decrescer com o processo de 28 y = 25,0930 - 0,3387x 26 Acidez Total Titulável (mmol.H + -1 .L ) 2 R = 84,77 24 22 20 18 16 14 0 5 10 15 20 25 30 Pred Obs Tempo (Dias) Figura 4. Acidez total titulável de melancia ‘Crimson Sweet’ (valores preditos e observados) armazenada durante 30 dias. ESAM, Mossoró-RN. 2001. pH As curvas ajustadas revelaram aumento do pH ao longo do tempo para todas as temperaturas (Figura 5), concordando com os valores apresentados por Chisholm & Picha (1986), em diferentes variedades deste fruto, e Araújo Neto et al., (2000) que observaram variação de 4,89 a 5,20 durante o armazenamento desta melancia. Aos 25 dias, o pH estava muito próximo, em todas as temperaturas, sendo pouco acima de 5,0 (Figura 5). 5,3 Am b: y = 4,9166 + 0,0059x 2 5,2 3 10ºC : y = 4,8576 + 0,0008x pH 5,1 12ºC : y=4,8402 + 0,0009x 2 R 2 R R = 61,45 2 2 = 63,53 = 66,66 5,0 4,9 4,8 4,7 0 5 10 15 20 25 30 Am b Am b 10ºC 10ºC 12ºC 12ºC (Pred) (Obs) (Pred) (Obs) (Pred) (Obs) Tem po (Dias) Figura 5. pH de melancia ‘Crimson Sweet’ (valores preditos e observados) armazenada durante 30 dias e submetida à temperatura ambiente, 10 ºC e 12 ºC. ESAM, Mossoró-RN. 2001. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento 34 Carlos et al. (1990), observou-se redução no conteúdo de sólidos solúveis totais com o aumento da temperatura de armazenamento, sendo o maior valor de 12,3% a 1 C e o menor 9,8% a 21C. O aumento do período de armazenamento promoveu redução no teor de sólidos solúveis totais. Não houve diferença entre as médias de açúcares totais nas três temperaturas de armazenamento (Tabela 1), não obstante, no presente trabalho não houve tendência para o aumento do teor de açúcar (Figura 7), observouse um comportamento alternado de açúcares ao longo do período de armazenamento. Sólidos solúveis totais (SST) e Açúcares totais Os sólidos solúveis totais oscilaram durante o armazenamento nas três temperaturas (Figura 6), comportamento semelhante também foi verificado por Araújo Neto et al., (2000). O maior valor encontrado foi de 11,10% com a temperatura de 10 C. Entre 15 e 25 dias, houve incremento no conteúdo de SST, nos frutos submetidos a 10 C, isto também aconteceu a 12 C, entre 15 e 20 dias, declinando bruscamente aos 25 dias (Figura 6). Em estudos desenvolvidos por Rissel et al., 15,5 14,5 -1 Sólidos Solúveis (g.100mL ) 13,5 12,5 11,5 10,5 9,5 Amb (Obs) 10ºC (Obs) 12ºC (Obs) 8,5 0 5 10 15 20 25 30 Tempo (Dias) Figura 6. Sólidos solúveis totais de melancia ‘Crimson Sweet’ (valores observados) armazenada durante 30 dias e submetida à temperatura ambiente, 10 ºC e 12 ºC. ESAM, Mossoró-RN. 2001. 10,8 10,4 Açucares Totais (%) 10,0 9,6 9,2 8,8 8,4 8,0 7,6 0 ] 5 10 15 20 25 30 Tempo (Dias) Figura 7. Açúcares totais de melancia ‘Crimson Sweet’ (valores observados) armazenada durante 30 dias. ESAM, Mossoró-RN. 2001. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 Vida útil pós-colheita de melancia submetida a diferentes temperaturas de armazenamento Carlos et al. 35 watermelon cultivars fruits. HortScience, Alexandria, v. 21, n. 3, p. 501-503p. 1986. CONCLUSÕES A vida útil pós-colheita da melancia ‘Crimson Sweet’ foi de 25 dias, sendo a melhor temperatura 10 ºC, que manteve as aparências externa e interna com nota superior a 3,0, considerada comercial, sólidos solúveis acima de 10,5 g100 mL-1 e açúcares totais 9,44 g100 mL-1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS A.O.A.C. Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemistry. 11 ed. Washington: AOAC, 1992, 1115p. Araújo Neto, S. E. de; Hafle, O. M.; Gurgel, F. de L.; Menezes, J. B. M.; Silva, G. Galdino da. Qualidade e vida útil pós-colheita de melancia Crimson Sweet, comercializada em Mossoró. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Campina Grande-PB. v.4, n.2, p. 235-239, 2000. Chitarra, M. F. I.; Chitarra, A. B. Pós- colheita de frutos e hortaliças: fisiologia e manuseio. Lavras- MG: ESAL/ FAEP, 1990, 289p. Chisholm, D.N.; Picha, D.H. Distribuition of sugars and organic acids within ripe Kader, A.A.; Kassimire, R.F.; Miitchell, F.G.; Rei D.M.S.; Somer, N.F.; Thompson, J.F. Post-harvest Tecnology of Horticultura Crops. University of California, USA. 185p. 1985. Menezes, J. B.; Chitarra, A. B.; Chitarra, M. I. F.; Bicalho, U. O. Caracterização do melão tipo Galia durante a maturação. Horticultura Brasileira, Brasília, v. 16, n. 2 , p. 123-127, 1998. Noronha Filho, J.N.; Vieira. V. J. de S.; Melo, J. J. de L. & Silva Filho, A. V. da. Melancia (Citrullus lanatus): cultivo sob condição irrigada. Recife, 1994. 32p. Risse, L.A.; Brecht, J.K.; Sargent, S.A.; Locascio, S.J.; Crall, J.M.; Elmstrom, G.W. Mayanrd, D. N. Storage characteristics of small watermelon cultivars. Journal of the American Society for Horticultural Science. Mount Vermon, v.115, n.3, p. 440 443p. 1990. Robson, R.N.; Decker - Walters, D.S. Cucurbits. Waflingford: CAB International, 1997, 226p. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.29-35, 2002 36 ÁREA DE ARMAZENAMENTO PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS A Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande mantém 5 Laboratórios dentre eles o Laboratório de Propriedade Físicas dos Matériais Biológicos, atendendo diversas linhas de pesquisas dentre as quais as de: Estudos das características físicas dos produtos agrícolas como grãos, sementes, frutos, raízes e tubérculos, além de produtos cárneos, peixes e crustáceos; Propriedades termofísicas dos materiais biológicos a temperaturas acima do ponto de congelamento, abaixo do ponto de congelamento e a temperaturas criogenicas Desenvolvimento de equipamentos para medições sensoriais dos alimentos Estudo de propriedades aerodinâmicas e hidrodinâmicas dos materiais biológicos Estudo reológico e reométrico de produtos agroindustriais LABORATÓRIO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DE MATERIAIS BIOLÓGICOS O Laboratório atende principalmente os Cursos de Graduação e Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, além do Doutorado em Engenharia de Processos da UFCG. Coordenação da Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas Av. Aprígio Veloso, 882 – Caixa Postal 10.087 Fones (083)310-1287; 310-1194 FAX 310-1185 email- [email protected] Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.36, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.37-40, 2002 ISSN: 1517-8595 37 COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE CUPUAÇU (Theobroma grandiflorum Schum.) PENEIRADA1 Maria Fábia Pereira Cabral2, Alexandre José de Melo Queiroz3, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo3 RESUMO Neste trabalho foi determinado o comportamento reológico da polpa de cupuaçu peneirada, nas temperaturas de 10, 15, 20, 25 e 30ºC. As aferições reométricas foram obtidas com um viscosímetro rotativo da marca Brookfield, modelo RVT. Os dados experimentais foram ajustados através dos modelos reológicos de Ostwald-de-Waelle, Casson e Herschel-Bulkley sendo obtido o melhor ajuste por meio do modelo de Herschel-Bulkley. As amostras apresentaram comportamento não-newtoniano e caráter pseudoplástico. Os valores do índice de consistência (KH), segundo o melhor ajuste, variaram entre 7,8 x 103 (Pa.sn) e 37,7 x 103 (Pa.sn), decrescendo com o aumento da temperatura, enquanto os valores do índice de comportamento de fluxo (nH) variaram entre 0,29 x 10-3 e 1,16 x 10-3 e aumentaram com o aumento da temperatura. Palavras-chave: cupuaçu, polpa, reologia. RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF SIEVED CUPUAÇU PULP (Theobroma grandiflorum Schum.) ABSTRACT In this work, the rheological behavior of the sieved cupuaçu pulp was determined at the temperatures of 10, 15, 20, 25 and 30ºC. The rheometric data were measured by a Brookfield viscometer RVT model. Ostwald-of-Waelle, Casson and Herschel-Bulkley models of rheological behavior fit the experimental data. Herschel-Bulkley’s model was the best one to fit to the shear stress versus shear rate data for sieved cupuaçu pulp samples. The samples presented non-Newtonian behavior and pseudoplastic character. The values from HerschelBulkley’s model consistency index (KH) varied between 7.8 x 103 (Pa.sn) and 37.7 x 103 (Pa.sn). They decreased according the increase of the temperature, while the flow behavior index values (nH) varied between 0.29 x 10-3 and 1.16 x 10-3 and they increased according to the increase of the temperature. Keywords: cupuaçu, pulp, rheology. INTRODUÇÃO As frutas tropicais originárias do Norte brasileiro tem sido objeto de pouco ou nenhum estudo inclusive com respeito a determinação de suas propriedades físicas e, em particular, do comportamento reológico de seus derivados. Dentre as frutas tropicais brasileiras tem destaque o cupuaçu, o qual, apesar das possibilidades promissoras, inclusive para a exportação, tem como um dos principais problemas a falta de indústrias de processamento dentro dos padrões de qualidade exigidos pelo mercado exterior (Venturieri, 1993). A inexistência dessas estruturas constitui-se em dificuldades para adaptação de tais produtos às estruturas processadoras existentes, uma vez que a maioria dos projetos de equipamentos utilizados no processamento de frutas são baseados em estimativas dos parâmetros reológicos determinados no exterior (Bezerra, 1997). Protocolo 41 2001 29 de 30/05/2001 1 Parte da Dissertação de Mestrado do primeiro autor apresentada à UFPB, Campina Grande, PB Prof.a, MsC, Escola Agrotécnica Federal de Belo Jardim 3 Prof., Dr., UFPB, Av. Aprígio Veloso, 882 CEP-58.109-105, Campina Grande, PB. 2 Comportamento reológico da polpa de cupuaçu peneirada 38 O comportamento reológico dos fluidos alimentícios, como polpas e sucos de frutas, é um fator da maior importância no dimensionamento dos equipamentos da indústria processadora, além de se constituir em um dos fatores de avaliação da qualidade do produto. O comportamento reológico destes materiais, cuja composição é constituída basicamente de água, além da presença de variados sólidos, solúveis e insolúveis, resulta da interação entre estes elementos que contribuem de forma isolada ou potencializada, quando combinados (Queiroz, 1998). Os sólidos insolúveis, por sua vez, tem influência importante sobre as propriedades reológicas de sucos e polpas (Amstalden, 1996; Bezerra, 1997; Queiroz, 1998) e a sua eliminação, total ou parcial, tem lugar na elaboração de processados com diferentes graus de turbidez. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento reológico da polpa de cupuaçu em cinco temperaturas e com teor de sólidos insolúveis reduzido através de peneiramento. Cabral et al. Ostwald-de-Waelle ( Lei da Potência ) K n (1) Onde: = Tensão de cisalhamento (Pa) = Taxa de deformação (s-1) K = Índice de consistência (Pa.sn) n = Índice de comportamento de fluxo (adimensional) Casson 0,5 K 0C K C 0,5 (2) em que, K0C2 = 0C =Tensão de cisalhamento inicial (Pa) KC = Viscosidade plástica de Casson (Pa.s)0,5 Herschel-Bulkley 0 H K H n H (3) em que, MATERIAL E MÉTODOS Matéria-prima A polpa do cupuaçu, utilizada no experimento foi produzida na cidade de Manaus-AM, sob supervisão de funcionários do Ministério da Agricultura e do Abastecimento da mesma cidade, e posteriormente, transportada para o LAPPA - DEAg. Onde foi peneirada em malha de 0,59 mm em agitador mecânico, marca Pavitest, no nível de agitação máximo durante 20 minutos. 0H = Tensão de cisalhamento inicial (Pa) KH = Índice de consistência (Pa.sn) nH = Índice de comportamento de fluxo (adimensional). Os dados experimentais foram processados utilizando o software Statistica 5.0. Para todos os modelos foram determinados os parâmetros estatísticos qui-quadrado (²) e o coeficiente de determinação (R²). RESULTADOS E DISCUSSÃO Estudo reológico As leituras para determinação das medidas reológicas foram realizadas em um viscosímetro rotativo marca Brookfield, modelo RVT, fabricado por Brookfield Engineering Laboratories, Inc., E.U.A.. As medidas foram efetuadas, utilizando-se o spindle n°6 para todas as amostras, às temperaturas de 10, 15, 20, 25 e 30°C. As leituras do torque foram feitas logo após transcorridos os primeiros 30 segundos de cisalhamento. Os valores experimentais de tensão de cisalhamento e da taxa de deformação foram ajustados pelos modelos reológicos de Ostwaldde-Waelle (Lei da Potência), Casson e Herschel-Bulkley (Silva, 2000) abaixo relacionados. Nas Tabelas de 1 a 3, têm-se os parâmetros dos três modelos utilizados para os ajustes dos dados experimentais e os respectivos índices de ajuste. Comparando-se os parâmetros estatísticos dos ajustes para os três modelos (Tabelas 1, 2 e 3), observa-se que o modelo de Herschel-Bulkley proporcionou os melhores ajustes em toda faixa de temperatura estudada, apresentando os maiores valores para o coeficiente de determinação (R²) e valores próximos a zero para o qui-quadrado (²). Em seguida, o modelo da Lei da Potência apresentou os maiores R² e por último o modelo de Casson, com valores de R² menores. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.37-40, 2002 Comportamento reológico da polpa de cupuaçu peneirada Cabral et al. 39 Tabela 1. Parâmetros do modelo de Ostwald-de-Waelle (Lei da Potência) para a polpa de cupuaçu peneirada T (°C) K (Pa.sn) n R² ² 10 34,2030 0,22282 0,00094 0,92665 15 29,6900 0,23078 0,00054 0,96667 20 27,5972 0,24160 0,00172 0,94711 25 26,9822 0,24143 0,00117 0,96481 30 24,0389 0,24562 0,00083 0,92652 Tabela 2. Parâmetros do modelo Casson para a polpa de cupuaçu peneirada T (°C) K0c (Pa)0,5 Kc (Pa.s)0,5 R² 2 10 5,21212 0,67926 0,00892 0,80434 15 4,96976 0,60297 0,00176 0,85540 20 4,74311 0,61961 0,00101 0,83423 25 4,70289 0,60913 0,00099 0,85743 30 4,42215 0,58781 0,00138 0,82999 Tabela 3. Parâmetros do modelo de Herschel-Bulkley para a polpa de cupuaçu peneirada T (°C) KH (Pa.sn) nH OH (Pa) ² 10 37710,98 0,00029 -37677,8 0,00061 15 33367,65 0,00031 -33339,5 0,00025 20 26326,69 0,00039 -26299,8 0,00022 25 25747,24 0,00039 -25751,8 0,00085 30 7815,56 0,00118 -7793,0 0,00011 O parâmetro K0C do modelo de Casson (Tabela 2) sofreu efeito da temperatura, diminuindo com o aumento desta. Conceição (2000) e Bezerra (2000) descreveram comportamento similar para este parâmetro, quando trabalharam, o primeiro com polpa de goiaba e o segundo com polpa de manga, ambas despectinizadas. Os índices de consistência K, KC e KH R² 0,96841 0,99453 0,98165 0,99224 0,95377 dos três modelos decresceram com o aumento de temperatura, chegando, no caso do KH a diminuir em cerca de 79% entre as temperatura de 10oC e de 30oC. Este comportamento, também, foi relatado por Ibarz et al. (1994) estudando suco de laranja clarificado. Vitali et al. (1974) relataram comportamento semelhante para o suco de maracujá nas concentrações de 15,6 a 33,4°Brix e temperaturas de 20 a 50°C. 8 0 7 0 6 0 TensãodeCisalhamento(Pa) 5 0 4 0 1 0 °C 1 5 °C 2 0 °C 2 5 °C 3 0 °C 3 0 2 0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 T a x ad eD e fo rm a ç ã o(1 /s ) Figura 1. Relação entre tensão de cisalhamento e taxa de deformação com ajuste pelo modelo de Herschel-Bulkley. Os valores de n e nH (índice de comportamento de fluxo) para os modelos de Ostwald-de-Waelle e Herschel-Bulkley, vistos nas Tabelas 1 e 3, foram todos menores que a unidade, indicando o comportamento pseudoplástico do fluido. De maneira geral os valores de n aumentaram com o aumento da temperatura, resultados semelhantes aos obtidos por Silva (2000) trabalhando com suco de acerola. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.37-40, 2002 40 Comportamento reológico da polpa de cupuaçu peneirada Na Figura 1, têm-se os pontos experimentais, representando as relações entre a tensão de cisalhamento e taxa de deformação para a polpa de cupuaçu peneirada, com as curvas de ajuste dos pontos pelo modelo de Herschel-Bulkley. Verifica-se pela posição relativa das curvas, a redução nas viscosidades aparentes com o aumento da temperatura, confirmando a pseudoplasticidade da polpa. Este tipo de comportamento tem sido descrito por diversos autores que trabalharam com polpas de frutas, entre eles, Giner et al. (1996) que descrevem esse mesmo comportamento para suco de cereja clarificado, Rao & Palomino (1974) e Garcia et al. (1974), que, analisando o comportamento de polpas de frutas tropicais (goiaba, manga, banana e mamão), observaram que todas as amostras apresentaram este padrão de comportamento. CONCLUSÕES Os modelos de Ostwald-de-Waelle e Casson proporcionaram um bom ajuste aos dados experimentais, porém, os melhores parâmetros estatísticos de ajuste foram obtidos com o modelo de Herschel-Bulkley. Os índices de comportamento de fluxo determinados através dos modelos reológicos de Ostwald-de-Walle e Herschel-Bulkley, apresentaram valores menores que a unidade, caracterizando a polpa de cupuaçu estudada como um fluido não-newtoniano, com características pseudoplásticas. Os valores dos índices de consistência decresceram com o aumento de temperatura, e os índices de comportamento de fluxo aumentaram com o aquecimento. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Amstalden, L.C. Estudo da deposição de hesperidina em evaporadores da indústria de citrus. 1996. 94 f. 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Analytical results are compared with numerical results that are reported in the literature and good agreement was obtained. Keywords: drying, formal solution, mass, diffusion, elliptical geometry DIFUSÃO DE MASSA NO INTERIOR DE SÓLIDOS ESFEROIDAIS PROLATOS: UMA SOLUÇÃO ANALÍTICA RESUMO A solução analítica da equação de difusão de massa em coordenadas esferoidais prolata considerando coeficiente de difusão constante e condição de contorno convectiva é apresentada. A solução é obtida usando o método da separação de variáveis. A metodologia é aplicada para predizer o teor de umidade médio e a distribuição do teor de umidade, de um sólido esferoidal prolato (elipsóide de revolução), durante o processo de secagem. Resultados analíticos são comparados com resultados numéricos reportados na literatura e uma boa concordância foi obtida. Palavras-chave: secagem, solução exata, massa, difusão, geometria elíptica INTRODUCTION The formal solution of the diffusion equation has been obtained from various boundary conditions with constant or variable diffusion coefficient, in homogeneous or heterogeneous and isotropic or anysotropic bodies, and in steady or unsteady cases. The partial differential equation for non steady-state mass diffusion has been solved to mass transfer in bodies with single geometry, like plates, cylinders and spheres (Luikov, 1968; Skelland, 1974 and Crank, 1992). Norminton’s and Blackwell’s (1964), Haji-Sheikh’s & Sparrow (1966), Alassar’s (1999) and Limass et al. (1999) works can be cited, for example, to complex geometry and constant boundary conditions. Norminton & Blackwell (1964) present an analytical solution to predict the heat flow in the half-space around of an isothermal thin circular disk. Protocolo 41 2001 31 de 01/06/2001 1 Mestre em Engenharia Mecânica, Departamento de Engenharia Mecânica, CCT, Universidade Federal da Paraíba (UFPB), CEP 58109-970, Cx. Postal 10069, Campina Grande-PB, Brasil. Fone (083) 310-1317 2 Professor Doutor do Departamento de Engenharia Mecânica, CCT, Universidade Federal da Paraíba (UFPB), CEP 58109970, Cx. Postal 10069, Campina Grande-PB, Brasil. Fone (083) 310-1317, e-mail: [email protected] Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution 42 Haji-Sheikh & Sparrow (1966) gave an analytical solution to the heat transfer equation in a prolate spheroid body with constant temperature at the surface, using an elliptical coordinate system in two-dimensional cases, but the results of the temperature in the center and focal point are given alone. Lima et al. (1999), presented an analytical solution to predict the mass transfer inside a prolate spheroid. They considered constant properties and equilibrium boundary conditions at the solid surface. As application, results of the moisture content distribution inside of solid as well as of the average moisture content for an aspect ratio is presented. The objective of this work is to develop an analytical solution to describe the moisture transport in a continuous medium, by utilizing the prolate spheroid coordinate system in twodimensional cases, considering convective boundary conditions at the surface of the solid. MATHEMATICAL MODEL This mass diffusion equation in the short form is given by: M DM t z L2 L L1 y x Figure 1- Characteristics of a prolate spherical solid Defining =cosh , =cos and = cos , the metrics coefficient and the Laplacian to the new coordinate system can be obtained using the mathematical relations which are given by Abramowitz & Stegun (1972). Utilizing the metrics coefficients, the variables , and and the differentiation’s rules, the mass diffusion equation can be written: (1) where D is the diffusion coefficient, M is the moisture content and t is the time. Depending on the geometrical form of the body, a coordinate system, adequate to describe the domain in study, must be selected. In the specific case of ellipsoid of revolution, the adequate one is the prolate spherical system. The relations between the cartesian (x, y, z) and the prolate spherical (, , ) co-ordinate systems are given by Haji-Sheikh & Sparrow (1966): x= L sinh sin cos y= L sinh sin sin Oliveira & Lima (2a-c) z= L cosh cos where L is the focal length equal to (L22-L12)1/2. An ellipsoid of revolution scheme is shown in Figure 1. M 1 2 M 2 2 1 D 2 t L 1 M 2 1 D (3) 2 2 2 L 1 2 M 2 1 D 2 2 2 L 11 For a situation with symmetry around the z axis, it is: M 1 2 M 2 2 1 D t L 2 1 M 2 2 2 1 D (4) L 2 According to Figure 2, the =o (constant), o>1 is an elongated ellipsoid of revolution with bigger axis of length L and smaller length axis L(2-1)1/2. The surfaces constants are a prolate spheroids confocal Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution 2 1 L family and they have their common center at the origin. The degenerate surface =1 is the curve that links the center (z=0) to the focal point (z=L). The surface =o (constant), o<1, is an asymptotic cone whose two sheets hyperboloid of revolution generating by line passes through the origin and it is inclined at the angle =cos-1 to the z-axis. The degenerate surface =1 is part of the axis z>L. The initial and boundary conditions of equation (4) are: M(,,0)=Mo = constant D L 2 1 M 2 2 f Oliveira & Lima 1 2 2 2 43 (7) which can be written in a short form as follows: c2 2 0 L 2 (8) (5a) Assuming that (,)=().(), putting it into Equation (8), and separating the variables, two ordinary differential equation are obtained: (5b) d 2 d 2 2 1 b c 0 d d (9) d 2 d 2 2 1 b c 0 d d (10) h m M f , , t M e where f=L2/L at the surface of the solid, hm is the mass transfer coefficient and Me is the equilibrium moisture content. Using the separation of variables solution method we can write M(,,t)=(,)(t). The solution of the equation (4) is then, (HajiSheikh and Sparrow, 1966): M=(,)exp(-c2Dt/L2) In Equations (9) and (10), b is the separation constant or eigenvalues. These two equations are exactly in the same form, as a function of , varies between 0 and the singular point +1, while as a function of , varies between the singular point +1 and L2/L. The solution of the angular function () is expressed in terms of a Legendre function series of the first kind (Pn), while the radial function () is obtained from a spherical Bessel functions series of the first kind of order n (jn). The solution of the Equations (9) and (10) are given by: (6) where c is constant. Assuming that the diffusion coefficient is constant and applying the Equation (6) to Equation (4), we have: 2 c2 1 2 2 2 1 L L 2 z 1 constant 1 L constant 1 0 Rotation axis to angle y Figure 2 – Prolate spherical coordinate system Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution 44 Oliveira & Lima 1 nm m (c, ) d n ,m . 1 2 . d n ,m j n c n0 n0 bn 2n 1c 66n m (c, ) d n,m (c). Pn ( ) r d r 2 , m r b n d r , m r d r 2 , m 0 (12) r 2 r 1 c ; 2 r 5 2 r 3 r 2 r r 1 1c 2 2 r 1 2 r 3 r r 1 ; (13a-c) with r=0, 2, 4... . The bn values are given transcendental equations as follows: by U (bn) = U1(bn) + U2(bn) = 0 5272n 1 the (14) with: n n 2 b n n2 n 4 b n n2 n 2 b n n4 n 4 b n n 2 n 1 c 4 ... (15b) 2 2 n 1 2 2 n 1 2 n 3 c2 2 3 ; 1 2 r ! r r r 2 ! ! 2 2 r 1 2 n ! n d r ,m n n 2 ! ! 2 2 (17) n for r=0,2,... and n=0,2,... . and n n n 1 5 ... (15a) n 615292n 1 10439612n 1 22415992n 1 O c6 2 20 c 5 A convergent series for dn,m can be obtained to a discrete set of values of the eigenvalues bn. There are two sets of finite solutions, one for even values of n, the other for odd values. The lowest value of bn corresponds to n=0, the next to n=2, (Morse & Feshbach, 1953), so, the set that corresponds to even value of n was used in this work. The values of the coefficients dn,m are different, depending on the normalization adopted scheme. The utilized criterion by the authors is presented below: r 0 U 2 b n (16) where O (c-6) represents the error order. r r 1 c 2 r 2 r 3 2 r 1 U1 b n n b n 2 r 75n5 5885n 4 10510n3 18478n 2 13349n 4425 212 c 4 7 where: 2n 3 2n 1 n 2 n 3 5 n 4 2n 3 7n 3 22 24 c 26 c 2 n0 6 2 165n 4 962n 3 1278n 2 1321n 453 210 c 3 5 (11a-b) 252n 2n n2 1 1 2 n 1 2 n 3 ; n 0 The technique utilized in the Equation (14) to determine the bn coefficients is called continued fraction technique (Stratton et al., 1941; Stratton et al., 1956). This technique has been used to determine the eigenvalues to c8.0. When c10.0, the eigenvalues are obtained through an asymptotic expansion. The asymptotic development of bn is given by the successive approximations method, as follows: The Equation (17) together with the Equations (16) or (12), allows the complete determination of the coefficients dn,m. The index n is into all the cases 0. We have Pn()=0 For n<0 indicating that the series really begin at n=0. The condition that restricts the values of the bn in the differential equations is reflected in Equation (12) as a requirement that the ratio of the coefficients dn,m/dn-2,m0, when n (Stratton et al.,1956). Observing that the coefficients c, b and d, they must be obtained and satisfy the Equation (5b) at the surface of the prolate spherical (=L2/L). This condition is given by: m 1 f2 1 m Bi 1 2 f L 2 / L (18) With the determined dn,m coefficients, the formal solution of the problem is given by: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution M , ,t M e e Dt 2 cmk mk m cmk , m cmk , L2 M L2 A c t mk 0 1 L Mo Me e mk m 0,2 k 1 1 (19) 1 The coefficients Amk are obtained from the orthogonal conditions. Substituting the initial condition Equation (5a) in Eq. (19), it is obtained: m 0,2 k 1 Multiplying both sides of Equation (20) by p(cpk,)p(cpk, )(2-2) and integrating in a quarter of the ellipsoid volume, it is obtained: L2 0 1 1 L p c pk , p c pk , 2 2 M o M e dd 1 L2 0 1 m 0 , 2 k 1 L p c pk , p c pk , 2 2 Amk m cmk , m cmk , dd (21) where the integration and the sum operations were exchanged. Considering that the integration in Equation (20) can be made term by term, and the orthogonality of the functions, the unique term in the right side that supply an integral that´s different from zero, is the term with m=p. For m=p, the result is: 1 A mk L2 0 1 L m c mk , m c mk , 2 2 M o M e dd L2 0 1 1 L c m mk , m c mk , 2 2 dd 2 (22) where the denominator is the norm of (m m)(2-2). Defining the following dimensionless parameters: M* h L Dt M Me ; t ; Bi m (23) D Mo Me L2 It can be writen the Equation (18) as follows M 2 L2 0 1 L m c mk , m c mk , 2 2 dd 2 2 dd (25) where the denominator is the total solid volume in the prolate spherical coordinate system. A mk m c mk , m c mk , (20) Mo Me 45 The average moisture content of the solid can be calculated as follows: A m 0 , 2 k 1 Oliveira & Lima Amk Mo Me e 2 cmk t m 0 , 2 k 1 m cmk , m cmk , (24) RESULTS AND DISCUSSIONS As application, the methodology was used to predict the drying kinetics and moisture content distribution of a prolate spheroid with aspect ratio L2/L1=2.0 and Bi=1.0. Table 1 presents the c values, roots of the radial spherical function, for =L2/L, the eigenvalues b of the expansion coefficients dn,m and coefficients Am.k and, finally, the obtained values for the orthogonality criterion to radial and angular functions. Three computational code were implemented, utilizing the software Mathematica. To obtain the values of the c, b, dn,m, and Am,k coefficients and the orthogonality conditions of the function of the final presented solution in the Equation (19). It can be observed that the acquirement of this analytical solution requires a very hard work and an excessive number of computational work hours, besides its comparison with the numerical solution that’s given by Lima (1999) and Lima & Nebra (2000). Some obtained results with the computational code for given conditions were exhaustively compared with the supplied results in works of Flammer (1957), Haji-Sheikh & Sparrow (1966), Stratton et al. (1941), and Abramowitz & Stegun (1972). The given values in the Table 1 can be used to reproduce the results that are shown in this work and to help investigators to validate computational codes in future works. Results of this work were compared with numerical results for an ellipsoid (L2/L1=1.1), with Bi infinite given by Haji-Sheikh & Sparrow (1966) to validate the mathematical model Figure 3 shows the comparison between the concentration ratio at the center and focal point of a prolate spheroid as a function of Fo that’s defined as Fo=Dt/L12. Almost complete concordance exists between the results, like can be observed. Figure 4 shows the comparison between the average moisture content as a function of Fourier number during the drying process for a Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 46 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution prolate spheroid with aspect ratio L2/L1=2.0 and Bi=1.0, which was obtained in this work and numerical results that were reported by Lima (1999) and Lima & Nebra (2000). Figure 5 illustrates the moisture content distribution inside the prolate spheroid through the use of different tons for three Fourier numbers. The moisture content changes with the changing angular and radial coordinates. The comparison of the graphs indicates that the increasing of the values of causes the moisture content decrease for any at any Fo. The moisture content profile decrease in any point for increasing values of Fo (, ), what indicates indicating that the moisture flux occurs from center to the surface. The strong moisture content dependence with the radial and angular coordinates it can be also observed. The concentration dependence with the angular coordinate is slightly larger than its dependence Oliveira & Lima with the radial coordinate. In this case, the dimensionless moisture content is decreasing with the increase of , for all values of Fo. It is verified that the moisture content gradients are high, except the ones for the regions near the center of the body. It is verified that the surfaces of and constant, are not spherical, but they present approximately an elliptical behaviour. It is verified that the concentration ratio decreases faster in the extremity of the z-axis (z=L2). This effect decays to the end of y-axis (z=L1). This behaviour occurs in all types of ellipsoids, and it increases proportionally to the aspect ratio. In order, the behaviour of the moisture content with the angular coordinate is different from a sphere (L2/L1=1.0), where symmetry exists relative to this coordinate. This difference will increase with the increase L2/L1. 1.00 L2/L1=1.1 (M-Me)/(Mo-Me) 0.80 0.60 This work Center Focal point 0.40 Haji-Sheikh and Sparrow (1966) Center 0.20 Focal point 0.00 0.01 0.10 1.00 Fo=Dt/L1^2 Figure 3 - Comparison between the moisture content ratio in the center and focal point of a spheroid with L2/L1=1.1, that’s given by the authors and Haji-Sheikh & Sparrow (1966) 1.00 Bi=1.0 L2/L1=1.0 (Analytical, Luikov, 1968) L2/L1=2.0 (Analytical, This work) L2/L1=2.0 (Numerical, Lima, 1999) 0.80 M* __ 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 Fo=Dt/L12 Figure 4 - Dimensionless average moisture content as a function of Fourier number of a spheroid with L2/L1=2.0 and Bi=1.0, given by the authors and Lima (1999), and Luikov (1968) to sphere. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution Oliveira & Lima 47 Table 1 - Values of the coefficients and orthogonality criterion of the spherical functions for L2/L1=2.0 and Bi=1.0 m 0 2 4 6 8 10 12 14 k 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 c 1,953419 7,47987 10,2890584 12,9668292 15,6714269 18,3848365 21,10095 23,8186 5,81391 13,0637331 15,7245503 18,396268 21,1103237 23,816222 26,532186 10,26605 15,69248 18,4858417 21,10981 23,808902 26,5200414 29,2384852 12,58607 18,11000 21,24923 23,83100 26,517288 29,20961 34,90268 15,01682 20,22141 23,9797148 26,54714 29,26756 35,66107 39,52014 17,49912 22,22500 26,6785033 29,18105 35,27147 39,39431 43,07483 20,01203 24,44630 29,32767 35,32351 39,53762 43,28633 22,54517 26,79318 30,71061 35,40961 39,29675 42,81976 b 1,08354 6,69892 9,55454 12,2296 14,9323 17,6443 20,3593 23,7939 39,3376 61,462 74,7909 88,165 101,711 115,283 128,869 80,089 129,670 154,969 178,686 203,053 227,511 252,022 137,593 211,265 252,551 286,383 321,515 356,679 430,936 210,010 301,763 366,791 410,966 457,641 567,020 632,911 297,357 401,371 497,183 550,598 679,930 767,163 844,907 399,693 516,960 642,774 795,359 901,959 996,524 517,067 648,431 766,522 906,288 1021,03 1124,60 A mk 1 Mo Me 1,48481 -0,866435 0,342731 15,468 -26,6011 29,1506 -24,519 -9,15009 0,0109559 0,127735 17,2802 -23,7898 21,4571 -14,8797 8,43806 1,57958 0,383505 11,5816 -16,8422 12,9801 -7,21616 11,842 1,50672 -0,082394 3,86001 -9,7495 7,42446 17,3211 -7,62993 1,91373 -0,772457 0,387092 -1,67017 20,0474 3,96735 -12,1622 2,41766 -1,13313 -0,290447 -5,85693 -4,87921 10,6966 -11,6956 4,28054 -1,10305 6,30253 2,89170 -4,53534 3,32747 5,47110 -1,03888 -5,93359 -1,72847 1,22652 3,41665 Figure 6 illustrates the moisture content distribution inside the solid with aspect ratios L2/L1=1.5 and L2/L1=2.0 in Fo=0.122 and Bi L2 / L 0 1 m m p p 2 2 dd , mp -0,0004899991 0,00330227 0,00290506 -0,00156183 0,000930949 -0,000531135 0,00026297 -0,0000915305 -0,000164286 0,00769859 0,000591925 -0,000347971 0,000202749 -0,00010286 0,0000385393 0,000406412 0,000147741 0,00021217 -0,000118301 0,0000591328 -0,0000195042 0,0000337982 0,000247829 -0,0000192767 0,0000823914 -0,0000432522 0,0000230514 0,000148078 -0,000224578 0,000187496 -0,0000422199 0,0000154751 4,47683,10E-7 0,000105134 0,0000539277 -0,0000827413 0,00020642 -0,0000385566 -0,0000462464 -0,000307788 -0,0000827867 0,0000700765 -0,0000372207 0,000190972 -0,0000271166 0,000150271 0,000066225 -0,0000553565 0,0000215678 0,000251751 -0,0000197972 -0,000116087 -0,0000250977 -5,16498.10-6 0,0000216238 infinity. The highest moisture gradients are found as expected in comparison with the case to Bi=1.0. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution 48 Oliveira & Lima for various Fourier’s numbers during the drying process. Figures 7 and 8 show the moisture content as a function of the radial and angular coordinates 2.00 2.00 1.80 1.80 1.80 1.60 1.60 1.60 1.40 1.40 1.40 1.20 1.20 1.20 1.00 1.00 1.00 z 2.00 z z . 0.80 0.80 0.80 0.60 0.60 0.60 0.40 0.40 0.40 0.20 0.20 0.20 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 y y (a) Fo=0.122 y (b) Fo=0.366 (c) Fo=0.732 Figure 5 – Moisture content distribution inside the prolate spheroid with aspect ratio L2/L1=2.0 and Bi=1.0 during the drying process. Fo=Dt/L12 2.00 1.50 1.00 1.00 z z 1.50 0.50 0.50 0.00 0.00 0.50 y 0.00 0.00 1.00 (a) 0.50 y 1.00 (b) Figure 6 – Moisture content distribution inside the prolate spheroid with aspect ratios (a) L 2/L1=1.5 and (b) L2/L1=2.0 to Fo=0.122 and Bi infinity. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution Oliveira & Lima 49 1.00 L2/L1=2.0 Bi=1.0 Fo=0.0366 Fo=0.0732 Fo=0.1464 Fo=0.2440 Fo=0.3660 Fo=0.5490 Fo=0.7930 Fo=1.2200 Fo=1.5860 0.80 M* 0.60 0.40 0.20 0.00 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 Figure 7 – Dimensionless moisture content as a function of in =0,0 ( 0yL1) and various Fourier’s numbers, L2/L1=2,0 and Bi=1,0. 1.00 L2/L1=2.0 Bi=1.0 Fo=0.0366 Fo=0.0732 Fo=0.1464 Fo=0.2440 Fo=0.3660 Fo=0.5490 Fo=0.7930 Fo=1.2200 Fo=1.5860 0.80 M* 0.60 0.40 0.20 0.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 Figure 8 - Dimensionless moisture content as a function of in =1,0 ( 0zL) and various Fourier’s numbers, L2/L1=2,0 and Bi=1,0. The results for ellipsoid, calculated with the coefficients shown in Table 1, present a small error for any Fourier’s number. This difference can be attributed to the instability of the Bessel functions for small Fourier’s numbers, and to the successive approximation of the presented method here. This last problem can be solved using a higher number of terms in the determination of the coefficients. Some others results are noted: the moisture content strongly depends on the Fo and the equilibrium moisture content is achieved at Fo5.0. CONCLUSIONS The present theory was applied to an ellipsoid with L2/L1=2.0 treated here as an application of the general method. It indicates that the method can be solved directly by use of the Equation (24) and (25), with determined the eigenvalues and spherical coefficients. The method does not require any particular geometry form in study changing from sphere to cylinder besides ellipsoids of revolution. The analytical solution presented here can be used to obtain results that describe the transient phenomena, in particular, moisture content distribution and drying kinetics, in bodies with spherical, cylindrical and elliptical geometries, considering the diffusion coefficient constant and the mass diffusion as sole mechanism of moisture migration. As obtained the solution is referred to the case with convective boundary condition at the surface, it can be used to validate numerical solutions, which can be extended to cases with less restrictive conditions. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 50 Mass diffusion inside prolate spherical solids: an analytical solution Oliveira & Lima The mean value of moisture content is particularly useful when the model is used to determine the diffusion coefficient from drying kinetic experimental data. The used dimensionless coordinates, moisture ratio and Fourier’s number, were adequate to get general results, to be applied to any case of heat or mass transfer. The moisture content is strongly influenced by the Fourier’s number in any position in the interior of the spheroid. The equilibrium moisture content is approached, at any point of the body, to Fo=Dt/L125.0 (L2/L1=2.0 and Bi=1.0) according to the results reported in the literature. The dimensionless moisture content decreases faster in the extremity of the z axis (z=L2) what and decays to the end of y axis (z=L1) indicates that the regions near the z=L2 dry first. Lima, A. G. B., Nebra, S. A., 1999, Analytical solution of the mass diffusion equation applied to ellipsoid of revolution. In: Brazilian Congress of Mechanical Engineering (COBEM). Proceedings… Águas de Lindóia, Brazil, CD-Rom. ACKNOWLEDGEMENTS Luikov, A. V., Analytical heat diffusion theory, London: Academic Press, Inc. Ltd, 1968. 685p. The authors would like to express their thanks to CAPES (Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Brazil) and CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), for its financial support nº 476457/2001-7 to this work. Lima, A. G. B., 1999, Diffusion phenomenon in prolate spheroidal solids. Case studied: drying of banana. State University of Campinas (UNICAMP), 1999. 265p. (Doctor Thesis). (In portuguese). Lima, A. G. B.; Nebra, S. A., Theoretical analysis of the diffusion process inside prolate spheroidal solids. Drying Technology, v. 18, n. 1-2, p. 21-48. 2000. Morse, P. M.; Feshbach, H., Methods of Theoretical Physics, Part II, New York: McGraw-Hill Book Company, Inc., p. 1502-1513, 1956. Alassar, R. S., Heat condution from spheroids. Journal of Heat Transfer, V. 121, n. 2, p.497-499, 1999. Norminton, E. J., Blackwell, J. H. Transient heat flow from constant temperature spheroids and the thin circular disk. 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M.; Chu, L. J.; Little, J. D. C.; Huntner, R. A. Elliptic cylinder and spheroidal wave functions, New York: The Tech. Press of M. I. T. and John Wiley & Sons, Inc., 1941. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.41-50, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.51-62, 2002 ISSN: 1517-8595 51 CONGELAMENTO DE CARNE SUÍNA A TEMPERATURAS CRIOGÊNICAS: ALTERAÇÕES DE ALGUMAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS Antonio Fernandes Monteiro Filho, Maria Elita Duarte Braga2 Mário Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata3 RESUMO O objetivo do presente trabalho foi determinar as alterações de pH, perda de peso e massa específica da carne suína submetida a seis temperaturas de congelamento, –30, –60, –90, –120, –150 e –180oC e armazenados em frigorífico a –30 oC por um período de 180 dias. A carne suína utilizada foi o pernil desossado obtido de animais com 6 meses de vida, sendo estes abatidos por insensibilização mecânica e sangria do tipo horizontal. Dos pernis desossados foi retirado todo o tecido adiposo e em seguida acondicionada à temperatura de 3ºC por 24 horas. Após este período foi realizado o seu congelamento dos pernis as temperaturas acima mencionadas e em seguida armazenados a –30°C. Diante dos resultados obtidos pode-se concluir que: a) o pH da carne suína (pernil) tem uma tendência de queda até os 90 dias de armazenamento e a partir deste período apresenta uma tendência de estabilização até os 180 dias, independentemente das temperaturas de congelamento; b) o pernil suíno perdeu peso e sua massa especifica aumentou durante o período de 180 dias de armazenamento, sendo esta perda de peso e este aumento de massa específica, tanto maior quanto menor for a temperatura de congelamento. Palavras-Chave: pH, densidade, pernil suíno PORK MEAT FREEZING AT CRYOGENIC TEMPERATURES: ALTERATIONS HAVE SOME PHYSICAL-CHEMICAL CHARACTERISTICS ABSTRACT The objective of the present work was to determine the pH alterations, weight loss and specific mass of the pork meat which was submitted to six freezing temperatures, -30, -60, -90, -120, 150 and –180 °C and stored in butcher shop to -30 °C for a period of 180 days. The used pig meat was the obtained pork meat without bone from animal’s six-month – old animals: mechanical desensitization and sangria of the horizontal type killed them. It was removed al the ham without bone fatty tissue and conditioned to the temperature of 3ºC by 24 hours. The freezing of the hams was accomplished at the temperatures above mentioned after this period and stored at -30°C. It can be concluded, according to the obtained results, that a) the pH of the pork meat (ham) has a decrease tendency until to the 90 days of storage and, starting from this period, it presents a tendency of stabilization until 180 days, independently of the freezing temperatures; b) the pork meat lost weight and its specific mass it increased during the period of 180 days of storage. This loss and this increase and it were inversely proportional to the freezing temperature. Keywords: pH, density, pork meat . ______________________________________ Protocolo 41 2001 33 de 02/06/2001 1 Engenheiro Agrônomo, Mestre em Engenharia Agrícola, UFPB 2 Professora Dra. do Departamento de Engenharia Agrícola, UFPB, Av. Aprígio Veloso 882 CEP 58.109-970, Campina Grande, Paraíba, E-mail: [email protected] 3 Professor Dr. do Departamento de Engenharia Agrícola, UFPB, Av. Aprígio Veloso 882 CEP 58.109-970, Campina Grande, Paraíba, E-mail: [email protected]. 52 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas INTRODUÇÃO A carne suína, apesar do preconceito existente, é uma carne saborosa, nutritiva e saudável, sendo a mais consumida em todo o mundo, representando 44% do total, contra 28,5% da carne bovina e 24% da carne de aves. Essa liderança em nível mundial se torna ainda mais representativa, se levarmos em consideração que o consumo de carne suína, em algumas regiões do mundo, é restrito por razões religiosas. Embora o desenvolvimento do mercado interno seja importante, a exportação tende a ser a maior responsável pelo desenvolvimento da suinocultura, nos próximos anos, pois se estima que o Brasil exporte mais de 250 mil toneladas de carne suína e, para que isso ocorra, é necessário aumentar a produção que ainda se encontra em níveis inferiores ao de paises com menor rebanho, o que indica necessidades de melhoria da eficiência no processo de produção e manutenção da qualidade da carne produzida e se possível até melhorá-la (Deschamps et al., 1998). Um dos grandes problemas da carne suína está na sua conservação, haja vista que sua deterioração se dá com mais rapidez do que na carne bovina. Com isto, estudos têm sido conduzidos no sentido de aumentar o tempo de preservação da qualidade da carne suína. Vários métodos podem ser utilizados para conservação da carne, dentre outros, podem ser citados: a salga, a defumação, a desidratação, refrigeração e o congelamento. O congelamento é o método de preservação da carne baseada no fato de que as temperaturas baixas destroem alguns microrganismos e impedem o crescimento de outros, permitindo desta forma, a obtenção de um produto de alta qualidade, mesmo depois de um longo período de armazenamento. A carne destinada ao congelamento deve ser sempre bem fresca e de excelente qualidade, removendo-se todo excesso de gordura, a qual apresenta características de congelamento totalmente diferentes da própria carne, podendo assim comprometer todo o processo. Por causa da instabilidade relativa de seus tecidos gordurosos, a carne de porco geralmente é congelada o mais rapidamente possível, desde o início do resfriamento. Monteiro Filho et al. O congelamento rápido é um processo no qual a temperatura do produto cai rapidamente para – 4 °C em pouco tempo, resultando na formação de cristais de gelo de tamanho pequeno, tanto no interior das células como nos espaços intercelulares, promovendo danos menores ao produto, quando comparado ao processo convencional de congelamento, onde os alimentos são colocados à temperatura entre 0°C e 4°C negativos. Neste caso, o líquido existente no alimento resfria e congela lentamente, formando grandes cristais, que causam maiores danos ao alimento. Também é muito importante a observação de que a carne de um animal recém abatido deve passar por um período de descanso antes do congelamento, permitindo com este procedimento que o músculo passe pelo “rigor mortis”. Outro fator muito importante, e que deve ser sempre seguido, é o cuidado para nunca se lavar a carne pois, este processo, pode retirar nutrientes, comprometendo a sua qualidade. Diante das questões relatadas, o objetivo do presente trabalho foi de estudar algumas alterações físico-químicas da carne suína (pernil) como pH, perda de peso e massa especifica, realizadas por um congelamento inicial da carne suína as temperaturas de –30, – 60, –90, –120, –150 e –180 ºC, armazenando-as na temperatura de –30°C por um período de 180 dias. REVISÃO DE LITERATURA Congelamento A conservação da carne por resfriamento e congelamento, bem como da maioria dos alimentos, tem sido recomendada, pois tem uma grande capacidade de manter as características químicas, organolépticas e nutritivas do produto o mais próximas possível das características iniciais, e ainda dificulta a ação desfavorável de microorganismos e enzimas (Southgate, 1992). Vicente et al. (1994) classificam o processo de congelamento em dois tipos: o convencional e o congelamento muito rápido (criogênico). Segundo Sing e Heldman (1988), a significativa queda na velocidade de crescimento microbiano, provocada pela baixa temperatura, e conseqüente redução na deterioração do produto pela ação microbiológica, assim como a influência da temperatura na formação de cristais de gelo, e nas reações enzimáticas e de oxidação Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas demonstram como a conservação de alimentos por congelamento se produz por diferentes mecanismos. Os fenômenos promovidos pela ação de agentes deteriorantes podem ser sensivelmente retardados com o abaixamento da temperatura, dando aos produtos um maior tempo de preservação (Neves Filho, 1991). O congelamento, de uma maneira geral, apresenta inúmeras vantagens sobre outros modos de conservação dos alimentos, entre estes, podem ser citados manutenção da cor, do sabor e das qualidades nutricionais, quando o congelamento é feito corretamente, bem como, quando o processo de armazenagem segue todos os critérios necessários para que o produto mantenha sua qualidade (Fontes e Lopes, 1994). No processo de congelamento, várias temperaturas podem ser utilizadas para que se congele um produto, dependendo, em muito, da origem do produto, sendo que, quando o congelamento se dá em temperaturas muito baixas, denomina-se de congelamento ultrarápido. Geralmente, utiliza-se o nitrogênio líquido ou o vapor deste. O congelamento rápido de produtos alimentícios ou ultracongelamento é realizado em alguns minutos. Quando o ultracongelamento é feito com aplicação de gases criogênicos, como é o caso do nitrogênio líquido, o processo se realiza de 1 a 15 minutos, em função das temperaturas muito baixas (Vicente et al., 1994). Um dos grandes problemas do congelamento está relacionado com a formação de cristais de gelo no interior das células do produto, o que provoca perda de qualidade na carne. Normalmente, o congelamento convencional, traz maiores problemas que o congelamento criogênico. Miller et al. (1982) estudando a carne suína armazenada por congelamento convencional e por congelamento em nitrogênio líquido, por um período de 24 meses, observou que a qualidade da carne foi decrescendo ao longo do armazenamento, mas concluiu que, quando congelada em nitrogênio liquido, apresentava uma carne com melhor aparência do que, quando congelada à temperatura pelo convencional de –30°C. Normalmente, alimentos submetidos a métodos criogênicos de congelamento apresentam qualidade superior devido principalmente à dimensão, número, e localização dos cristais de gelo . Monteiro Filho et al. 53 Nas Figuras 1 e 2 são mostradas as formações de cristais em congelamento convencionais e em congelamento criogênico, respectivamente. Silveira et al. (1988), estudando a qualidade microbiológica de carcaças suínas submetidas ao congelamento criogênico, verificaram que o tratamento criogênico reduziu a contaminação inicial das carcaças por coliformes fecais. Figura 1 - Formação de cristais de gelo no congelamento convencional Figura 2 - Formação de cristais de gelo no congelamento criogênico. Niedziels Ki et al. (1982), congelando carne suína em nitrogênio líquido e armazenando-a por 21 meses à temperatura de – 27 ºC, concluíram que a cor e a capacidade de retenção de água da carne foram afetadas pelo congelamento. É importante frisar que a carne suína, quando destinada ao congelamento, não deve Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 54 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas ultrapassar os 6 dias de maturação a 6 ºC e 10 dias a 0 ºC (Gruda e Postolki, 1986). Briskey e Kauffmam (1980), defendem que a carne suína deve ser congelada, o mais rapidamente possível, após o abate do animal, pois ao contrario das aves e bovinos, as alterações se iniciam mais rapidamente na carne suína. O autor cita, ainda, que a carne de vaca pode chegar a ficar oito dias maturando, em temperatura de refrigeração, antes do congelamento, porém algumas mudanças na sua qualidade são bastante sensíveis. Estas qualidades, principalmente as de ordem física, tais como a aparência, a textura, além do sabor e outras características, têm influência direta no consumo, pois é através delas que o consumidor escolhe o produto. Embora a criogenia seja um campo interessante de investigação, muito trabalho ainda deve ser realizado para que as técnicas de congelamento rápido sejam aplicadas com eficiência, pois estudos realizados por Niedziels Ki et al. (1982), revelaram que mesmo a carne suína sendo congelada em nitrogênio líquido e armazenada por 21 meses à temperatura de –27 ºC, a cor e a capacidade de retenção de água da carne não deixou de ser afetadas pelo congelamento. Silveira et al. (1988), estudando a qualidade microbiológica de carcaças suínas submetidas ao congelamento criogênico, verifica-ram que o tratamento criogênico reduziu a contaminação inicial das carcaças por coliformes fecais. pH Após o abate dos animais, há um declínio do pH (Figura 3) cuja extensão e velocidade irá depender da natureza e condições do músculo no momento em que cessa a circulação sanguínea (Perarson, 1971). Portanto, de acordo com Woltersdorf e Troeger (1990) o pH é o mais importante parâmetro para se predizer a qualidade final da carne suína, pois este influencia direta ou indiretamente às propriedades e as diversas características de qualidade como a cor, maciez, sabor, capacidade de retenção de água e conservação (Ourique et al., 1990). A ocorrência de carne suína tipo PSE (pálida, flácida, exsudativa ou pale, soft, exudative), está associada com a rápida queda do pH muscular logo após o abate, quando a carcaça ainda está quente. As combinações de Monteiro Filho et al. pH inferiores a 6,0(seis), com temperaturas musculares altas (36ºC), uma hora após o abate, causa a desnaturação protéica, diminuindo o rendimento industrial (Oliver et al, 1986; Honikel, 1988; Bressan, 1992). Segundo Warris (1982), a amplitude de variação para os valores de pH, em carne suína, foi de 5,3 a 7,16 para medidas tomadas 45 minutos após o abate. Dobrenove (1989) estudando também a variação de pH encontrou resultados de 5,1 e 5,9 para medidas tomadas 24 horas após o abate. pH 7,0 pH 6,5 6,0 5,5 0 2 4 6 8 10 Período de tempo (horas) Figura 3 – Variação do pH após o período de abate. Vada (1977) verificou que o resfriamento rápido retarda a queda de pH, mantendo as características de processamento por 4 a 6 horas e melhorando, também, as características finais de textura e maciez. De acordo com Felício (1986), o pH da carne suína, em condições normais, decresce para valores entre 5,3 e 5,7 no período de 24 horas após o abate, porém suínos abatidos em situações de stress tendem a apresentar uma queda brusca no pH, podendo atingir um pH de 5,3 em 10 minutos. Perda de peso e massa específica A unidade estrutural essencial dos músculos é a fibra muscular. As fibras são células multinucleadas, essas fibras têm o diâmetro variável entre 10 e 100 micras e chegam a medir 34 cm de comprimento. As fibras não se unem diretamente sobre os ossos, essa ligação é feita através de tendões que se ligam ao esqueleto. As fibras são formadas por um conjunto de miofibrilas, e essas miofibrilas Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas podem ser alteradas durante o processo de congelamento e armazena-mento. Quando os músculos se contraem durante o congelamento, existe o perigo de rompem-se as estruturas celulares que só irão ser percebidas durante o descongelamento sob a forma de exudado. O exudado é o suco celular proveniente do rompimento das células da carne. Neel et al. (1987), analisaram os efeitos da suspensão da carcaça, durante o rigor mortis, sobre a maciez e conseqüente perda de peso do lombo suíno, isolaram as miofibrilas e concluíram que não houve efeito sobre o comprimento das fibras. Este fato também foi relatado por Jeremiah (1984), no entanto, Hostetler et al (1975), encontrou fatos discordantes, tendo concluído que o músculo mantido estirado influencia no tamanho das fibras. Davis et al. (1980), verificaram que com o aumento da maturação, as miofibrilas se tornaram mais curtas, mais fragmentadas e mais frágeis. A fragmentação das miofibrilas identifica a integridade da fibra muscular, estando essa fragmentação ligada diretamente aos valores de perda de peso, massa específica, maciez e força de cisalhamento A fibra muscular apresenta uma unidade funcional denominada de sarcômero, o comprimento do sarcômero é um referencial para a avaliação da capacidade de retenção de água e maciez da carne. Na exposição ao frio, a contração se dá com mais intensidade nas carnes vermelhas do que nas carnes brancas, pois as carnes brancas possuem uma liberação de íons de cálcio menos intensa (Dransfild e Lockyer, 1985). Ortiner (1990) ressalta a importância de se observar o ressecamento da superfície das carnes expostas ao resfriamento rápido. E diz ainda que uma refrigeração mais lenta, mesmo com as possíveis perdas de peso, deve ser levada em consideração para se obter uma carne de melhor qualidade. Woltersdorf e Troeger (1990), afirmam que é previsível que o resfriamento forçado diminua a formação de carcaças de baixa qualidade, porém, apareceram outras características negativas, como maior perda de suco no descongelamento, encurtamento das fibras musculares pela ação do frio, afetando cor e maciez. Monteiro Filho et al. 55 Roseiro et al. (1994), estudando a influência da temperatura post mortem, afirmaram que, em geral, a perda de esxudado aumenta logo após o descongelamento, aumentando, também, a dureza da carne. E isto, segundo o autor, se da devido ao tamanho dos cristais de gelo no interior das células. Feldhusen et al. (1992) observaram que durante o resfriamento ultra-rápido da carne suína, na fase inicial de maturação, havia encurtamento do sarcômero e do sarcoplasma afetando a retenção de água e a maciez da carne. Segundo Svoboda (1998) e Dransfield & Lockyer (1985), a indústria já usa os conhecimentos da relação entre a dureza da carne e o encurtamento pelo frio, para diminuir ao máximo o endurecimento dela, durante o armazenamento, isto em se tratando de bovinos e ovinos, no entanto, para carcaça suína existe pouca infor-mação. Algumas tecnologias são aplicadas para prevenir o encurtamento pelo frio e conseqüente alteração na maciez da carne: desossa a quente e a estimulação elétrica (Kauffmam, 1993). O processo de descongelamento, também, influencia a maciez da carne. Perry citado por Locker (1985) foi o primeiro pesquisador a estudar o encolhimento que ocorre durante o descongelamento do músculo congelado, antes do estabelecimento do rigor mortis, e Sahrpy e Marsh (1953), observaram que uma perda de até 47% do peso total pode ocorrer na forma de exsudado, durante uma contração pelo descongelamento. Objetivos Diante das questões relatadas, os objetivos do presente trabalho foram: Congelar e armazenar carne suína (pernil) nas temperaturas de –30, –60, –90, – 120, –150 e –180 ºC e armazená-la a –30ºC por um período de 189 dias, avaliando as alterações de algumas caracteristicas físicoquimicas como pH, perda de peso e massa específica. MATERIAIS E MÉTODOS O presente trabalho foi desenvolvido no setor de criogênia do Laboratório de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas, do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande - PB. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 56 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas Material Monteiro Filho et al. Processo de obtenção das amostras A matéria prima utilizada nesse trabalho foi a carne de suínos, proveniente da cidade de Areia – PB. Foram utilizados dois animais mestiços, largewhite x landrace, com idade em torno de 180 dias e peso aproximado de 100kg/animal. O abate foi realizado, utilizandose insensibilização mecânica e sangria do tipo horizontal. O Processo de abate e desossa foi realizada, seguindo-se o esquema da Figura 4. Processo de abate - Desossa convencional Insesibilizaçao Mecanica Sangria Escaldamento Remoção das Cerdas Evisceração Divisão Longitudinal da carcaça Desossa Medida do Retirada das amostras pH Resfriamento Congelamento Rápido A carne ao ser recebida no Laboratório de Processamento e Armazenamento de Produtos agrícolas, foi fatiada, retirando-se as partes indesejáveis. Os cortes foram feitos de acordo com a necessidade de amostras, seguindo-se a metodologia descrita por Honikel (1998). Em seguida, as amostras, definidas como testemunhas, foram pesadas e submetidas aos testes de pH e massa específica. As amostras destinadas ao armazenamento foram congeladas às temperaturas de –30, –60, –90, –120, –150 e –180 ºC, e armazenadas em freezer vertical à temperatura de –30 ºC. Congelamento por circulação de nitrogênio O congelamento da carne suína, em dife-rentes temperaturas (–30, –60, –90, –120, –150, –180 °C), foi obtido, utilizando-se o aparelho Ultra-kriostat, tipo N-180, o qual foi calibrado para operar nas temperaturas desejadas. Este aparelho funciona, utilizando-se o princípio da vazão mássica de nitrogênio líquido, circulando em uma cuba, ou seja, cada temperatura negativa é obtida pela quantidade de nitrogênio líquido circulante na superfície que envolve a cuba. Os dados da cinética de congelamento da carne suína, para cada temperatura, foram obtidos, colocando-se o produto no equipamento acima descrito, e registrando-se a variação da temperatura a cada 1 (um) minuto, até atingir a sua estabilização. Armazenamento do produto congelado Armazenamento Inicio das Analises Figura 4 - Fluxograma da obtenção e conservação das amostras de carne suína. As amostras de carne foram armazenadas em freezer horizontal, marca Continental FC 230, a temperatura media de – 30 ºC, por 180 dias, sendo retiradas amostras para determinação das caracterísitcas físicas, químicas e organolépticas a cada 90 dias (0, 90 e 180 dias). Análises físico-químicas As amostras de carne, utilizadas para as diversas análises do presente trabalho, foram provenientes dos pernis e foram retirados das 4 meias carcaças resultantes do abate. Os pernis foram desossados e deles foram retirados todos os tecidos adiposos (toucinho). Em seguida, a carne foi acondicionada a temperatura de 3ºC por 24 horas. Duas horas após o abate, foi realizada uma medida de pH. Determinação do pH O pH foi determinado pelo método Potenciométrico, em potenciômetro de marca Digimed, tipo DMPH-2, com calibração feita com soluções tampão de (pH- 4,0 e 7,0) a 20 ºC. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas Monteiro Filho et al. 57 Perda de peso As análises de perda de peso foram feitas por diferença de peso. Antes do congelamento as amostras foram pesadas e, após o período de congelamento, foram descongeladas e novamente pesadas. A diferença entre as duas pesagens foi considerada como a perda de peso da amostra. Massa específica A massa específica () foi determinada, pesando-se em balança analítica cubos de carne com 1cm3 onde o resultado é expresso em g/ cm3 . (1) m V em que, = densidade em g/cm3 m = massa em g V = volume em cm3 Análise estatística Os dados experimentais foram analisados mediante análise de regressão linear e não linear, realizadas em dois programas computacionais, o Statistica 5.0 e o Origin 5.0. RESULTADOS E DISCUSSÃO Características físico-químicas O comportamento das características físi-cas do pernil suíno desossado, quando submetido às temperaturas de –30, –60, –90, – 120, –150 e –180 °C, é demonstrado nas Figuras de 5 a 10. pH Na Figura 5, está representado o comportamento do pH da carne suína em relação ao tempo de armazenamento. Após congelamento e armazenamento, por 90 dias, houve uma tendência de queda em todos os tratamentos, esta queda de pH foi, também, observada por De Vol (1988) e Honikel (1988). Após 90 dias de armazenamento, observou-se uma tendência, em todos os tratamentos, de estabilização do pH. Pode-se observar, também, que, à medida que se diminui a temperatura de congelamento, há uma diminuição do pH. O valor médio de pH encontrado foi de 6,02 para a carne suína fresca. Este valor está bem aproximado do valor encontrado por Warris (1982) e Calvelo. (1986) que encontraram valores de 6,2. Uma queda suave do pH traz conseqüências benéficas a carne, como a manutenção de cor e menor perda de peso (Felicio, 1986). O mesmo autor sugere, ainda, que o pH normal da carne suína fique entre 5,3 e 5,7 o que está em acordo com o que é mostrado na Figura 6. Tendência de comportamento do pH Armazenamento a –30 °C Armazenamento a –60 °C Armazenamento a –90 °C Armazenamento a –120 °C Armazenamento a –150 °C Armazenamento a –180 °C 6,05 6,00 5,95 pH 5,90 5,85 5,80 5,75 5,70 5,65 5,60 0 90 180 Período de Armazenamento (dias) Figura 5 - Variação do pH da carne suína congelada às temperaturas de –30, –60, –90, –120, – 150 e –180°C e armazenadas a temperatura de –30ºC, por um período de 180 dias Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 58 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas Monteiro Filho et al. p H d o p ern il su ín o 7 ,0 D a d o s e x p e rim e n ta is e e q u a ç õ e s rep re s e n ta tiva s P eríodo d e tem po (0 dias) 6 ,8 -4 pH = 6,014 +1,69.1 0 + 1,98.10 P eríodo de tem po (90 dias) 6 ,6 2 R =95,7% pH = 5,707 - 0,0 0169.T - 4,9 6.10-6.T 6 ,4 2 2 R = 97,6% P eríodo d e tem po (180 dias) 6 ,2 pH -6 pH = 5,48 - 5,643.10-4.T + 3,57.10-6.T 2 2 R =97,8% 6 ,0 5 ,8 5 ,6 5 ,4 5 ,2 5 ,0 -2 00 -1 80 -160 -14 0 -1 20 -1 00 -80 -6 0 -40 -20 Te m p e ra tu ra , °C Figura 6 - Comportamento do pH da carne suína em relação às temperaturas de congelamento. Svoboda (1998), congelando carne suína em ambiente com temperatura de –45 ºC encontrou variações muito pequenas de pH, ou seja, de 6,0 para 5,7. Quando congeladas em ambiente a –30ºC, encontrou variações de pH de 6,0 para 5,6 e em temperatura ambiente, a variação foi mais acentuada, de 6,0 para 5,3. Vários fatores podem influenciar diretamente na perda de peso da carne suína entre elas o pH, e processo de descongelamento, Roseiro (1994). Perda de peso Na Figura 7, são mostrados os valores de Perda de Peso em função do período de Armazenamento. Nota-se, por esta figura, que carne suína congelada apresentou uma perda de peso máxima de mais de 21%. Essa perda é menor do que a encontrada por Lundstron e Nilsson, (1979) que, trabalhando com músculos de frango e músculo suíno, encontrou perda de exsudado que representaram 35% do peso original. Locker (1985) cita que, durante o descongelamento, mais de 47% do peso total pode ser exsudado sob forma de gotejamento, isso em função da severa contração que ocorre, durante o processo. Na Figura 8, são mostradas as curvas da perda de peso em função das temperaturas de congelamento, bem como, as equações representativas desse comportamento Pela Figura 7, percebe-se que, para a carne fresca, ou seja, antes do início do armazenamento, o simples fato de descongelar a carne, resultou numa perda de, aproximadamente, 14% do seu peso. Ao longo dos seis meses de armazenamento, essa perda aumentou, sendo acrescida cerca de 2,5% aos noventa dias e cerca de 7% até os seis meses de armazenamento. Percebe-se, ainda, que, tanto no início quanto aos 90 dias, não houve grandes alterações desses percentuais com a variação da temperatura de congelamento, no entanto, aos 180 dias, a perda de peso foi menor, quando a temperatura de congelamento foi maior, verificando-se a maior perda para a temperatura de congelamento de –180 °C, ou seja, ao longo dos seis meses de armazenamento, houve uma tendência a se aumentar a perda de peso mesmo quando o congelamento foi feito a temperaturas criogênicas. O fator preponderante na perda de peso é o tamanho e o formato dos cristais de gelo durante o congelamento, quando se utilizam temperaturas muito baixas, ocorre uma tendência à formação de cristais de forma arredondada e tamanho pequeno. Estes cristais tendem a se reorganizar e tornar-se maior, quando a temperatura de armazenamento for maior que de congelamento. Isso pode explicar Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas a perda elevada de peso encontrada nos tratamentos com temperaturas de congelamento Monteiro Filho et al. 59 mais baixas. Tendências da Perda de Peso 22 Armazenamento a –30 °C Armazenamento a –60 °C 21 Armazenamento a –90 °C Armazenamento a –120 °C 20 Armazenamento a –150 °C Perda de Peso (%) Armazenamento a –180 °C 19 18 17 16 15 14 0 90 180 Período de Armazenamento (dias) Figura 7 - Variação da perda de peso da carne suína congelada às temperaturas de –30, –60, –90, –120, –150, –180 ºC e armazenada à temperatura de –30ºC por um período de 180 dias. Perda de peso (g/100g) 22 21 20 19 18 17 16 15 14 -200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 Temperatura de Armazenamento, °C Pontos Experimentais e Equações representativas Período de armazenamento (0 dias) PP = 13,84 - 0,00992.T – 1,0185.10-4.T2 – 3,498.10-7.T3 R2 = 98,7% Período de armazenamento (90 dias) PP = 16,62 - 0,0114.T – 1,616.10-4.T2 – 5,144.10-7.T3 R2 = 99,1% Período de armazenamento (180 dias) -4 2 -6 3 PP = 18,04 – 0,065.T – 6,77510 .T – 2,305.10 .T R = 99,5% 2 Figura 8 - Comportamento da perda de peso da carne suína em relação às temperaturas de congelamento. Massa específica Na Figura 9, são mostrados os valores de massa específica da carne suína congeladas a diferentes temperaturas em função dos períodos de armazenamento. Observa-se, nesta figura, que há um aumento da massa específica em todos os tratamentos, este aumento está Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 60 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas diretamente relacionado com a perda ocorrida, de exsudado, nas amostras. A massa específica, também, apresentou um comportamento inversamente proporcional à queda de pH, Monteiro Filho et al. dessa maneira, pode-se observar a relação existente entre essas três características da carne suína. Temperaturas de Armazenamento Têndencia de comportamento a –30 °C Têndencia de comportamento a –60 °C Têndencia de comportamento a –90 °C Têndencia de comportamento a –120 °C Têndencia de comportamento a –150 °C Têndencia de comportamento a –180 °C 1,22 3 Massa específica (g/cm ) 1,20 1,18 1,16 1,14 1,12 1,10 1,08 0 90 180 Período de Armazenamento (dias) Figura 9 - Variação da massa específica da carne suína congelada às temperaturas de –30, –60, –90, – 120, –150, –180 ºC e armazenadas à temperatura de –30 ºC por um período de 180 dias A massa específica apresentou valores coerentes com os citados na literatura, 1,06g/cm3. O aumento significativo observado deu-se provavelmente pela acentuada perda de liquido (exsudado) ocorrido durante o descongelamento. Esse parâmetro comprova a fragilidade da carne suína ao congelamento. Pela Figura 10, percebe-se que, à medida que a temperatura diminuiu, aumentou a massa específica, e, esse aumento, foi proporcional à perda de peso do produto. Massa específica, g/cm3 () 1,25 1,20 1,15 1,10 1,05 1,00 -200 -180 -160 -140 -120 -100 -80 -60 -40 -20 Temperatura de Armazenamento, °C Dados experimentais e equações representativas Período de tempo (0 dias) = 1,071 –T -4 R = 96,5 Período de tempo (90 dias) = 1,113 –T -4 R = 93,9 Período de tempo (180 dias) = 1,2 –T -5 2 2 2 R = 84,5 Figura 10 - Comportamento da massa específica da carne suína em relação às temperaturas de congelamento ao longo dos 180 dias de armazenamento. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas CONCLUSÕES Diante dos resultados obtidos, concluiuse que: a) o pH da carne suína (pernil) tem uma tendência de queda até os 90 dias de armazenamento e, a partir deste período, existe uma tendência de estabilização até os 180 dias, independentemente das temperaturas de congelamento; b) o pernil suíno perde peso durante o período de 180 dias de armazenamento, sendo que esta perda é tanto maior, quanto menor for a temperatura de congelamento; c) a massa específica aumenta, à medida que a temperatura de congelamento diminui, fato este devido a acentuada perda de líquido (exsudado) ocorrido durante o descongela-mento. Monteiro Filho et al. 61 Deschamps, J.C; Lucia, T; Talamine, D.J.D. A cadeia produtiva da suíno cultura. Agronegócio Brasileiro. Ministério da Ciência e Tecnologia. c.18, p.239-255, 1998. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 62 Congelamento de carne suína a temperaturas criogênicas: alterações das características físico-químicas Lundstron, K,; Nilsson, H.; Malforms, B. Interrelations between meat quality characteristics in pigs. Acta Agric. Scand Suppl., n.21, p.71-80, 1979. Miller, A.J.; Ackerman, S.A.; Palumbo, S.A. Effect of frozen storage on functionality of meat for processing. Journal of Food Science. v.45, p.1466-1477. 1982 Neel, S.W.; Reagan, J.O; Marry, J.W. Effects of rapid chilling and accelerater processing on the physical and sensory characteristics of fresh pork loins. Journal of Animal Science, v.64, p.765-773, 1987 Neves Filho, L. Resfriamento, congelamento e estocagem de alimentos. São Paulo: IBF/ABRAVA/ SINDRATAR, 1991. 176p. Niedziels, K.I.; KIM, J.H.; BAE, S.K.; KONG,J.Y. Effect of freezing conditions on the formation of ice crystals in food. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.53-62, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 ISSN:1517-8595 PROGRAMA PARA ESTIMATIVA DAS PROPRIEDADES PSICROMÉTRICAS Marcos Fábio de Jesus1, Gabriel Francisco da Silva2 RESUMO A obtenção das propriedades psicrométricas é de fundamental importância nos processos psicrométricos de climatização, refrigeração, resfriamento e congelamento, umidificação e desumidificação do ar, secagem e desidratação de produtos úmidos, como também em controle ambiental e em meteorologia. As variáveis mais comuns nestes processos são: temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, umidade relativa, umidade absoluta, pressão de vapor, volume específico, entalpia específica, calor sensível e temperatura do ponto de orvalho. Na simulação e controle desses processos é imprescindível o conhecimentos destas variáveis. Este trabalho propõe a implementação de um programa em linguagem visual para o ambiente Windows que simule as cartas psicrométricas existentes com erro mínimo. Palavras-chave: propriedades psicrométricas, carta psicrométrica, linguagem visual. PROGRAM TO ESTIMATE OF AIR PSYCHOMETRICS PROPERTIES ABSTRACT The attainment of the psychometrics properties has fundamental importance in the psychometrics processes of acclimatization, refrigeration, cooling and freezing, air moistening and un-moistening, drying and dehydration of humid products, and in ambient control and meteorology. The most common variable in these processes are: dry bulb and humid bulb temperatures, relative humidity, absolute humidity, vapor pressure, specific volume, specific enthalpy, sensible heat and the dew point temperature. It is essential the knowledge of these variables in the simulation and control of these processes. This work proposes the implementation of a program with a visual language for the Windows environment that simulates the existing psychometrics charts with minimum error. Keywords: psychometric properties, psychometric chart, visual language Protocolo 41 2001 35 de 08/06/2001 1 2 Aluno de Engenharia Química/UFS, Bolsista PIBIQ/CNPq, [email protected] Professor do DEQ/CCET/UFS, DEQ/CCET/UFS, Cidade Universitária, Jd. Rosa Elze, São Cristóvão-SE, CEP: 49.100.000, Fax: (79)212.6684, Email: [email protected] 63 64 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas INTRODUÇÃO Psicrometria é o estudo das misturas de ar e vapor d’água. A psicrometria se acha sempre presente na elaboração de projetos e na execução e manutenção das instalações de conforto ambiental e de ar condicionado. Em ar condicionado, o ar não é seco, mas sim uma mistura de ar e de vapor d’água, resultando daí a importância da psicrometria. Em alguns processos, a água é removida do ar (desumidificação), enquanto em outros é adicionada (umidificação). Os princípios da psicrometria são aplicados diretamente em assuntos relacionados com o cálculo da carga térmica, sistemas de ar condicionado, serpentinas de desumidificação e resfriamento, torres de resfriamento e condensadores evaporativos. Na elaboração de projetos, principalmente de condicionamento de ar, necessita-se de determinadas propriedades, que são denominadas propriedades psicrométricas. As propriedades psicrométricas, na maioria dos casos, são obtidas através de cartas. Estas cartas, denominadas diagramas ou cartas psicrométricas, relacionam várias grandezas que se consideram em instalações de ventilação e, principalmente, nas de ar condicionado. Correspondem, em princípio, ao chamado diagrama de Mollier para o ar úmido. A carta psicrométrica é elaborada referida à pressão do nível do mar, ou seja, de 760 mmHg, e pode ser usada com suficiente exatidão para pressões compreendidas entre 736 e 787 mmHg. Qualquer ponto na carta é denominado de ponto de estado, cuja localização, para uma dada pressão atmosférica, é fixada por duas propriedades psicrométricas. Existem diversas cartas psicrométricas, publicadas pela Carrier corporation, pela Trane company e por outras empresas fabricantes de equipamentos de ar condicionado. São representadas em unidades inglesas e no sistema internacional. O uso das cartas psicrométricas requer habilidade por parte do usuário, o que restringe a alguns sua utilização. Assim, a aplicação da modelagem matemática das equações e conseqüente simulação computacional das cartas psicrométricas, simplificam, significativamente, seu uso, extinguindo os erros de leitura. A simulação computacional das cartas psicrométricas, além das vantagens supracitadas, possibilita ao usuário executar várias leituras consecutivas, somente com a entrada de duas propriedades psicrométricas disponíveis. Isto, é praticamente inviável com a Jesus & Silva leitura manual das cartas, já que é um trabalho muito minucioso e portanto, lento, além de propiciar uma maior chance de erros. As equações utilizadas para simular as cartas psicrométricas, neste trabalho, foram as propostas por Wilhelm (1976) que apresentam uma ótima precisão e exatidão, quando comparados aos valores experimentais. MATERIAIS E MÉTODOS Metodologia de Cálculo - O modelo matemático inclui as equações de temperatura de bulbo seco, bulbo úmido e ponto de orvalho, umidade absoluta e relativa, pressão parcial e pressão de vapor, entalpia e volume específico. Da mesma forma que as cartas, quaisquer duas das variáveis independentes, é possível calcular as demais. Como são seis variáveis, nunca combinação, em duas a duas variáveis conhecidas, são necessárias quinze procedimentos de cálculos. No processamento de ar condicionado geralmente as variáveis conhecidas são temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido ou umidade relativa obtidas em psicrômetro colocado dentro do sistema de condicionamento de ar. Portanto, são necessários dois procedimentos. Segundo o modelo proposto por Wilhelm (1976), as equações empregadas no Sistema Internacional são: Pressão de Vapor na Saturação ln( PVS ) 24,2779 6238,64 0,344438 ln(T) T 233,16 T 273,16 p/ (1a) 751152 , 89,63121 0,02399897T 11654551 , 10 5 T2 T 8 3 11 4 1,2810336 10 T 2,0998405 10 T 12,150799 ln(T) ln(PVS ) p/ 273,16 T 393,16 (1b) Pressão de Vapor na Temperatura do Bulbo Úmido ln( PVU ) 24,2779 p/ 6238,64 0,344438 ln(TBU ) TBU 233,16 TBU 273,16 (2a) Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas ln( PVU ) 751152 , 2 89,63121 0,02399897TBU 11654551 , 10 5 TBU TBU 3 4 1,2810336 10 8 TBU 2,0998405 10 11 TBU 12,150799 ln(TBU ) p/ 273,16 TBU 393,16 Umidade Absoluta (2b) UA 0,62198[ PV / ( P PV )] (3a) (2501 2,411 t BU ) UAU 1,006( t t BU ) 2501 1,775 t 4,186 t BU p/ -50 t 110oC (3b) UA Umidade Absoluta na Saturação UAS 0,62198[ PVS / ( P PVS )] (4a) UAU 0,62198[ PVU / ( P PVU )] (4b) Umidade Relativa U R PV / PVS (5a) Temperatura do Ponto de Orvalho t PO 5,994 12,41 ln( PV ) 0,4273(ln( PV )) 2 p/ -50 t 0oC (6a) t PO 6,983 14,38 ln( PV ) 1,0790(ln( PV )) 2 p/ 0 t 50oC (6b) t PO 13,80 9,478 ln( PV ) 1,9910(ln( PV )) 2 p/ 50 t 110oC (6c) Volume Específico v RAT (1 1,6078 U A ) P (7a) Entalpia Específica h 1,006.t U A (2501 1,775 t ) p/ -50 t 110oC (8a) Unidades - As equações estão no Sistema Internacional; Pressão total, P = 101,325 kPa; Jesus & Silva 65 Constante dos gases, RA = 0,28705 kJ/kg.K; temperatura, T em K e t em oC; entalpia, h em kJ/kg; volume específico, v em m3/kg. Procedimentos - Nos processos psicrométricos as variáveis mais comuns são a temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido, umidade relativa e umidade absoluta. O volume específico e a entalpia, geralmente, não são variáveis mensuráveis; em alguns processos são variáveis de cálculos, onde entram em balanço de massa e de energia. No entanto, em simulação de processos, é importante que estas propriedades sejam conhecidas. Portanto, para um sistema de seis variáveis independentes com combinação dois a dois, serão necessários quinze procedimentos de cálculos. As demais variáveis são variáveis independentes. Será implementado um programa computacional, em linguagem visual, com todos estes procedimentos. Os Procedimentos mais utilizados são mostrados a seguir (PTBSBU, PTBSUA, PTBSUR): a) PTBSBU (Entrada: temperatura de bulbo seco e bulbo úmido) 01) Entrada: t e tBU; 02) Parâmetros: P e RA; 03) Converter t em oC em T em K; 04) Calcular: PVU pelas Equações 02a e 02b; 05) Calcular: UAU pela Equação 04b, usando o valor de PVU; 06) Calcular: PVS pelas Equações 01a e 01b; 07) Calcular: UAS pela Equação 04a, usando o valor de PVS; 08) Calcular: UA pela Equação 03b, usando o valor de UAU; 09) Calcular: PV pela Equação 03a, usando o valor de UA; 10) Calcular: UR pela Equação 05a, usando os valores de PV e PVS; 11) Calcular, tPO pelas Equações 06a, 06b e 06c, usando PV; 12) Calcular: v pela Equação 07a, usando o valor de UA; 13) Calcular: h pela Equação 08a, usando o valor de UA; 14) Saída: t, tBU, tPO, UA, UR, v e h. b) PTBSUR (Entrada: temperatura de bulbo seco e umidade relativa) 01) Entrada: t e UR; 02) Parâmetros: P e RA; 03) Converter: t em oC para T em k; 04) Calcular: PVS pelas Equações 01a e 01b; 05) Calcular: UAS pela Equação 04a, usando o valor de PVS; Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 66 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas 06) Calcular: PV pela Equação 05a, usando o valor de PVS; 07) Calcular: UA pela Equação 03a, usando o valor de PV; 08) Calcular, tPO pelas Equações 06a, 06b e 06c, usando PV; 09) Calcular: v pela Equação 07a, usando o valor de UA; 10) Calcular: h pela Equação 08a, usando o valor de UA; 11) Calcular: tBU, supondo um valor inicial, calcula-se UAU usando a Equação 03b e PVU pela Equações 02a e 02b, calcula-se o valor de UAU pela Equação 04b usando o valor PVU. Compara-se os dois valores de UAU obtidos pelas Equações 03b e 04b. 14) Saída: t, tBU, tPO, UA, UR, v e h. c) PTBSUA (Entrada: temperatura de bulbo seco e umidade absoluta) 01) Entrada: t e UA; 02) Parâmetros: P e RA; 03) Converter: t em oC para T em k; 04) Calcular: PVS pelas Equações 01a e 01b; 05) Calcular: UAS pela Equação 04a, usando o valor de PVS; 06) Calcular: PV pela Equação 03a, 07) Calcular: UR pela Equação 05a, usando os valores de PV e PVS; 08) Calcular, tPO pelas Equações 06a, 06b e 06c, usando PV; 09) Calcular: v pela Equação 07a, usando o valor de UA; 10) Calcular: h pela Equação 08a, usando o valor de UA; Jesus & Silva 11) Calcular: tBU, supondo um valor inicial, calcula-se UAU usando a Equação 03b e PVU pela Equações 02a e 02b, calcula-se o valor de UAU pela Equação 04b usando o valor PVU. Compara-se os dois valores de UAU obtidos pelas Equações 03b e 04b. 14) Saída: t, tBU, tPO, UA, UR, v e h. RESULTADOS E DISCUSSÃO As sub-rotinas implementadas para o programa PSIC são: PTBSBU, requer a entrada das temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido, PTBUUA, requer a entrada da temperatura de bulbo úmido e da umidade absoluta, PTBSUA, requer a entrada da temperatura de bulbo seco e da umidade absoluta, PTBSUR, requer a entrada da temperatura de bulbo seco e da umidade relativa, PVH, requer a entrada do volume específico e da entalpia específica. As sub-rotinas apresentam resultados, como previstos, com uma boa exatidão e precisão, quando comparados com resultados obtidos experimentalmente. A Tabela 1 mostra os resultados encontrados através da sub-rotina PTBSBU e PTBUUA, bem como os valores experimentais e os respectivos erros entre eles. A tabela 2 nos mostra os resultados obtidos a partir da carta psicrométrica da Carrier no sistema internacional de unidades confrontados com os resultados obtidos através das subrotinas PTBSBU e PTBSUA. Tabela 2 – Comparação dos dados experimentais e os obtidos pelas subrotinas PTBSBU e PTBSUA. Tbs Tbu Tpo Ua Ur V H Propriedades (ºC) (ºC) (ºC) (kg/kg) (dec.) (m3/kg) (KJ/kg) Experimentais 10,00 10,00 10,00 1,22720 0.00766 1,00 0,81160 PTBSBU * * 10,00 1,22804 0,00763 1,00 0,81202 E (%) ------0,068 0,392 --0,052 PTBUUA 9,929 * 10,04 1,23269 * 1,01 0,81186 E (%) 0,71 --0,40 0,45 --1.00 0,032 Experimentais 20,00 20,00 20,00 2,33730 0,01475 1,00 0,84980 PTBSBU * * 20,00 2,33871 0,01470 1,00 0,85013 E (%) ------0,060 0,339 --0,039 PTBUUA 19,87 * 20,04 2,34722 * 1,01 0,84983 E (%) 0,65 --0,20 0,42 --1,00 0,004 Experimentais 90,00 90,00 90,00 70,1140 1,41604 1,00 3,3412 PTBSBU * * 90,00 70,13784 1,39879 1,00 3,34261 E (%) ------0,034 1,218 --0,042 PTBUUA 78,81 * 87,69 70,4018 * 1,56 3,2672 E (%) 12,43 --2,57 0,41 --56,00 2,21 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas Tabela 2 – Comparação dos dados obtidos pela carta PTBSUA. Tbs Tbu Tpo Propriedades (ºC) (ºC) (ºC) Carta Psicrométrica 20,0 20,0 20,0 PTBSBU * * 20,0 E (%) --------PTBSUA * 20,0 20,2 E (%) ------0,99 Carta Psicrométrica 26,0 22,6 21,2 PTBSBU * * 21,2 E (%) ---------PTBSUA * 22,7 21,3 E (%) ---0,44 0,47 Carta Psicrométrica 55,0 29,7 21,2 PTBSBU * * 24,3 E (%) ------14,6 PTBSUA * 29,7 24,37 E (%) ------15,0 A Figura 1 mostra a tela principal do programa Psic 5.0. Nesta tela, pode-se observar, além do nome do programa e do órgão financiador do projeto, um menu na parte superior, que possibilita acesso à todas as operações do programa, uma barra de status, que fornece informações como: nome do usuário e horas; e um botão semelhante ao botão “INICIAR” do Windows, que possui finalidade idêntica ao menu superior. A Figura 2 mostra as sub-rotinas disponíveis no programa Psic 5.0, que são no número de quinze (15). Para ter acesso a esta tela, basta clicar em “Ativar Sub-rotinas” no menu superior ou no menu do botão “Psic 5.0” localizado no canto inferior esquerdo da tela principal. Para fazer a determinação da carta Jesus & Silva 67 psicrométrica e as subrotinas PTBSBU e Ua (kg/kg) 0,0149 0,0147 1,34 * ---0,0160 0,0159 0,63 * ---0,0160 0,0159 0,63 * ---- Ur (dec.) 1,00 1,00 --1,01 0,99 0,756 0,750 0,79 0,756 ---0,165 0,161 2,42 0,161 2,42 V (m3/kg) 0,851 0,850 0,12 0,850 0,12 0,854 0,869 1,76 0,869 ---0,951 0,954 0,32 0,954 0,32 H (KJ/kg) 57,9 57,4 0,87 57,9 ---62,1 66,6 7,25 66,9 7,73 97,5 96,8 0,72 96,9 0,62 psicrométrica basta escolher a sub-rotina desejada, com base nas variáveis psicrométricas de entrada, use a opção “Nova determinação”, digitar as variáveis, seguindo de “Enter” e por fim em “Executar”. O usuário terá acesso não só a carta psicrométrica recém determinada, mas também, a todas as outras. Para isso basta escolher a opção “Carta Psicrométrica”. A Figura 3 nos mostra os dados psicrométricos determinados pelo programa Psic 5.0. Para ver as outras dados, já determinados, basta apertar numa das setas do navegador. A figura 4 mostra a tabela que contém todas os dados psicrométricos já determinadas. Estes dados podem ser impressas individualmente ou todas na forma de tabela. Figura 1 – Tela principal do programa PISIC 5.0 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 68 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas Jesus & Silva Figura 2 – Subrotinas disponíveis no programa PSIC 5.0 Figura 3 – Carta Psicrométrica Obtida Através do Programa Psic 5.0. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 Programa para estimativa das propriedades psicrométricas Jesus & Silva 69 Figura 4 – Modo de impressão das cartas psicrométricas, obtidas pelo programa PSIC 5.0, em forma de tabela. CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Verificou-se que as subrotinas apresentam um erro relativamente maior em relação aos dados experimentais, quando se utiliza uma umidade relativa de 100%. Mas em valores de umidade relativa diferentes de 100%, o erro é praticamente insignificante. Observou-se, também, que a seqüência de cálculo proporciona uma variação no erro, evidenciando a necessidade de um estudo mais detalhado sobre a sua propagação nas equações propostas pela metodologia utilizada neste trabalho. A comparações feitas pelas tabelas 1 e 2, mostram que o programa PSIC é viável no que diz respeito principalmente a precisão dos resultados e a praticidade em obtê-los. Assim, com base nos dados obtidos e discutidos, podemos afirmar que o programa PSIC é perfeitamente utilizável na determinação das propriedades psicrométricas para elaboração de projetos e cálculos de carga térmica, sistemas de ar condicionado, serpentinas de desumidificação e resfriamento, condensadores evaporativos, processos de secagem, etc. Brooker, D. B., Baker-Arkeman, F. W. e Wall, C. W., Drying cereal grains, Westport, Cown, Avi, 1974. 265p. Cavalcanti Mata, M. E. R. M, Dantas, L. A. e Braga, M. E. D., Programa computacional para simulação de secagem de grãos, Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, v.1, n.1, p.33-50, 1999. Macintyre, A. J., Ventilação industrial e controle de poluição, Editora Guanabara, Segunda Edição, Rio de Janeiro, 1990. 243p. Ratti, C., Crapiste, G. H. e Rotstein, E., PSYCHR: Um programa de computadora para cálculo de propiedades psicrométricas, Drying Technological, v.7, n.3, p.575-580, 1989. Silva, G. F. 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.63-70, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-79, 2002 ISSN:1517-8595 71 VERSÃO DO PROGRAMA COMPUTACIONAL ASSISTAT PARA O SISTEMA OPERACIONAL WINDOWS Francisco de Assis Santos e Silva1, Carlos Alberto Vieira de Azevedo2 RESUMO Foi feita uma versão (Assistat 6.2) do software para análise de variância, Assistat, para rodar no sistema operacional computacional Windows, já que as versões anteriores foram concebidas para rodar no sistema operacional DOS (sistema de operação em disco). Esse software faz análise (de variância) de dados experimentais, dos quatro experimentos mais usuais, quais sejam; inteiramente casualizado, blocos ao acaso, parcelas subdivididas e fatorial, aplicando conjuntamente o teste “F” para verificar significância de efeito(s) e o teste de Tukey para comparar médias de efeito. Nos casos dos experimentos, parcelas subdivididas e fatorial, ele também aplica o teste de Tukey cruzado em médias de interação, quando há efeito(s) de interação significativo(s). O Assistat 6.2 também conta com o teste de David para verificar se os dados têm distribuição normal (de Gauss) e com o teste U para comparar duas amostras. Palavras-chave: estatística, analise de variância, testes estatísticos, software ASSISTAT COMPUTATIONAL PROGRAM VERSION FOR THE WINDOWS OPERATING SYSTEM ABSTRACT It was made a version (Assistat 6.2) of the software for the variance analysis, Assistat, to work in the Windows operating system, since the previous versions were conceived to work in the DOS operating system DOS (operation system in disk). That software makes analysis of the variance of experimental data, from the four more usual experiments, which are; entirely cazualized, blocks at random subdivided portions and factorial. It applies jointly the "F" test to verify the effects significance and Turkey’s test to compare the effect averages. In the experiments cases, subdivided portions and factorial, it also applies crossed Turkey’s test in interaction averages, when there is interaction significant effect. Assistat 6.2 also has David’s test to verify if the data has normal distribution (of Gauss’) and with the U test to compare two samples. Keywords: statistic, variance analysis, statistic tests software Protocolo 41 2001 36 de 10/06/2001 1 F.A.S.Silva, Professor, Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal da Paraíba 58.109-970 Campina Grande, Paraíba, Brazil. Fax Phone 083 331 3709 2 C.A.V.Azevedo, Professor, Departamento de Engenharia Agrícola, Universidade Federal da Paraíba 58.109-970 Campina Grande, Paraíba, Brazil. Fax Phone 083 310 1055 72 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows INTRODUÇÃO O Assistat (Assistência Estatística) foi um programa computacional desenvolvido para análise de variância, tendo sido bem aceito e utilizado nesses últimos cinco anos pela maioria dos alunos da Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, na análise de dados referentes aos seus trabalhos de dissertações de mestrado e teses de Doutorado, bem como por alguns Professores do DEAg e de outros Departamentos do CCT. O Assistat, também, tem sido utilizado em outros Campus da UFPB e em outras Universidades. No ano de 2000, o programa foi utilizado em programa de PósDoutorado na Espanha, tendo sido apresentado a alunos da Universidade de Madri, onde o software foi considerado como uma boa ferramenta para análise de variância. A versão 6.0 do Assistat foi apresentada na VI Iternational Conference on Computers in Agriculture, realizado em Cancun – México, pela American Society of Agricultural Enginers (Silva, 1996). Portanto, em virtude de o Assistat já ter se consolidado como uma ferramenta útil e bem aceita para se analisar dados experimentais, foi necessário que o programa acompanhasse as tendências do mundo computacional, sob pena de ficar obsoleto ou, até mesmo, inutilizável, se o sistema operacional DOS fosse desativado. Assim sendo, tornou-se urgente que ele tivesse uma versão para o sistema operacional Windows, já que se espera que esse sistema seja por muito tempo o sistema operacional mais utilizado em todo o mundo. Considerouse, também, que a versão Windows do programa Assistat 6.2 poderia tornar o programa mais amigável, pois os recursos operacionais desse sistema são superiores as das versões anteriores. Desta forma, o objetivo deste trabalho visou a desenvolver uma versão nova versão do programa computacional Assistat (Assistat 6.2) para rodar no sistema operacional Windows e, também, implementar melhorias referentes à entrada e gerenciamento de dados. MATERIAL E MÉTODOS O presente trabalho foi desenvolvido no Departamento de Engenharia Agrícola (DEAg) do Centro de Ciências e Tecnologia (CCT) da Silva & Azevedo Universidade Federal da Paraíba (UFPB).. Para essa finalidade, utilizou-se um computador PC com Windows 98 instalado, uma impressora Hewlett Packard, mod. Disket 610C e periféricos básicos. Os softwares utilizados foram o Microsoft Visual Basic for 32-bit Windows Development versão 5.0, o Microsoft Word 97 e o Jasc Point Shop Pro versão 6.02. O Assistat 6.2 foi programado em linguagem Basic utilizado-se o método de programação orientada por objetos. Tais objetos são botões, labels, frames, textboxs, listboxs, combobox, entre outros utilizados nas interfaces dos programas. Desta forma, projetaram-se as interfaces, utilizado-se esses objetos. Posteriormente fez-se a codificação de cada objeto e depois os programas fontes foram compilados para se obter os programas executáveis. A etapa seguinte consistiu em fazer com que os programas funcionassem harmonicamente, comunicando-se entre si, e cada um fazendo a tarefa para qual foi projetado, resultando no funcionamento desejado do programa computa-cional. A etapa final foi a fase de ajustes e testes na qual foram corrigidos erros e inconsistências de funcionamento na lógica e na interface dos programas, quando este foi liberado para utilização em caráter experimental, pelos alunos e professores do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola do CCT-UFPB, por um período de dez meses. Os métodos e testes matemáticoestatíticos utilizados foram baseados em Snedecor & Cochran (1971), Peters & Summer (1978), Gomes (1984) e Fonseca & Martins (1993). RESULTADOS E DISCUSSÃO O desenvolvimento do software versão Assistat 6.2, para rodar no sistema operacional computacional Windows 6.0 foi feito, a exemplo do Assistat, para realizar análise de variância de dados experimentais, dos quatro experimentos mais usuais, quais sejam; inteiramente casualizado, blocos ao acaso, parcelas subdivididas e fatorial, aplicando conjuntamente o teste “F” para verificar significância de efeito(s) e o teste de Tukey para comparar médias de efeito. Na Figura 1, encontra-se a tela de abertura do programa Assistat 6.2 e na Figura 2, a tela para a abertura Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows de opções das diferentes análises e de acesso às informações sobre o Assistat Na tela subseqüente do programa (Figura 3), encontram-se as opções para os casos de experimentos em blocos casualizados, inteiramente casalizados, em parcelelas Silva & Azevedo 73 subdivididas e em fatorial. O programa, também, aplica o teste de Tukey cruzado em médias de interação, quando existe efeito significativo da interação, bem como também conta com o teste de David para verificar se os dados têm distribuição normal (de Gauss) e com o teste U para comparar duas amostras. Figura 1. Tela de entrada no Assistat 6.2 Figura 2. Tela de opção das análises e de acesso as informações sobre o Assistat Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 74 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows Silva & Azevedo Figura 3. Tela de opções para a Análise de Variância do Assistat 6.2 Nas Figuras 4, 5 e 6 encontram-se as telas para entrada de dados, sendo que na Figura 4, a entrada é para os dados referentes ao número de tratamentos, repetições, etc.., na Figura 5, para a digitalização dos dados e na Figura 6, para correção dos dados. . Figura 4. Tela de entrada de dados do Assistat 6.2, referente ao tratamento selecionado Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows Silva & Azevedo 75 Figura 5. Tela de entrada de dados do Assistat 6.2, referente a digitação dos valores Figura 6. Tela de entrada dados do Assistat 6.2, referente a correção dos valores digitados Nas Figuras 7 e 8, encontram-se, respectivamente, as telas do Assistat 6.2 referentes aos tratamentos dos dados e a análise desses dados e na tela subseqüente os resultados dessas análises Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 76 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows Silva & Azevedo Figura 7. Tela do Assistat 6.2 de tratamentos dos dados e análise dos dados Figura 8. Tela do Assistat 6.2 de resultados A Tabela 2 exemplifica a aplicação do Assistat, mostrando os resultados da análise de variância para um experimento fatorial, cujos dados constam na Tabela 1. Os valores da variância (ou quadrado médio) e os níveis de significância estatística estão rigorosamente coerentes com os apresentados na Tabela 3, por Snedecor & Cochran (1971). Durante a fase de utilização em caráter experimental, constatou-se que o programa computacional Assistat 6.2 foi bem aceito pelos usuários no que se refere à sua utilidade, bem Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows como à sua funcionalidade e sua facilidade de utilização, tanto na entrada, como no gerenciamento dos dados. Constatou-se igualmente que o programa é rápido e trabalha bem nos sistemas Silva & Azevedo 77 operacionais Windows 98 e Windows NT, não apresentando nenhuma incompatibilidade com esses sistemas operacionais. Tabela 1 - Rendimiento de paja de guisante (libras por 1/100 parcela morgen) de três variedades Espaciado (plg) 1 4 56 8 60 12 66 II 4 65 8 60 12 53 III 4 60 8 62 12 73 Fonte: Snedecor & Cochran (1971), página 435 Variedades I Blocks 2 45 50 57 61 58 53 61 68 77 3 43 45 50 60 56 48 50 67 77 4 46 48 50 63 60 55 53 60 65 Tabela 2 - Resultados da análise de variância para os dados do exemplo da Tabela 2 _____________________________________________________________ ====================================================== ASSISTAT Versão 6.2 beta (2000), por Francisco de Assis S. e Silva Departamento de Engenharia Agrícola do CCT-UFPB, Campina Grande-PB ======================================================= Arquivo: RESULTADOS.TXT Data: 16/07/2001 Hora: 15:37:29 EXPERIMENTO FATORIAL QUADRO DE ANÁLISE -----------------------------------------------------------------F.V. G.L. S.Q. Q.M. F -----------------------------------------------------------------Blocos 3 255,64063 85,21354 4,8222 ** Fator1(F1) 2 1027,39063 513,69531 29,0696 ** Fator2(F2) 2 155,05730 77,52865 4,3873 * Int. F1xF2 4 765,44269 191,36067 10,8289 ** Resíduo 24 424,10938 17,67122 -----------------------------------------------------------------Total 35 2627,64063 -----------------------------------------------------------------** = significativo ao nível de 1% de probabilidade * = significativo ao nível de 5% de probabilidade ns = não significativo Fator 1 = Variedades Fator 2 = Espaciado Médias do fator2 ---------------------1 55,25000 b 2 57,83333 ab 3 60,33333 a ---------------------DMS2 = 4,28368 ----------------------- MÉDIAS DE INTERAÇÃO -----------Médias Fator 1 x Fator 2 -----------------------------------------------------------------Fator 2 Fator 1 ---------------------------------------------------------1 2 3 -----------------------------------------------------------------1 47,5000 bB 50,7500 bAB 55,7500 bA 2 62,2500 aA 58,5000 aAB 52,2500 bB 3 56,0000 aC 64,2500 aB 73,0000 aA -----------------------------------------------------------------DMS para colunas = 7,4196 DMS para linhas = 7,4196 Classific.c/letras minúsculas Classific.c/letras maiúsculas -----------------------------------------------------------------MG = ------------------------ MÉDIAS E MEDIDAS -----------------------Médias de bloco ---------------------1 61,66667 a 2 58,88889 ab 3 55,11111 b 4 55,55556 b ---------------------DMSB = 5,46483 Médias do fator1 ---------------------1 51,33333 c 2 57,66667 b 3 64,41666 a ---------------------DMS1 = 4,28368 57,80556 CV% = 7,27217 OBSERVAÇÃO: Médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si SIGLAS E ABREVIAÇÕES: CCT = Centro de Ciências e Tecnologia UFPB = Universidade Federal da Paraíba F.V. = Fonte de variação G.L. = Graus de liberdade G.L. = Graus de liberdade S.Q. = Soma de quadrado S.Q. = Soma de quadrado Q.M. = Quadrado médio F = Variável do teste F MG = Média geral CV% = Coeficiente de variação em % DMS = Diferença mínima significativa ___________________________________________ Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 78 Versão do programa computacional Assistat para o sistema operacional Windows Silva & Azevedo Tabela 3 - Variância e níveis de significância estatística para os dados da Tabela 2 ____________________________________________________________________ Grados de libertad Suma de cuadrados Media cuadrada ____________________________________________________________________ Blocks 3 255.64 Varieties, V 2 1027.39 513.70 ** Espacing, E 2 155.06 77.53 * Interation, VE 4 765.44 191.36 ** Error 24 424.11 17.67 ____________________________________________________________________ Fonte: Snedecor & Cochran (1971), página 435 CONCLUSÕES 1984. 160p. O programa computacional Assistat 6.2 é de fácil utilização, rápido e eficiente na análise de variância de dados experimentais, dos diferentes experimentos aos quais se propõe a realizar analises quais sejam: inteiramente casualizado, blocos ao acaso, parcelas subdivididas e fatorial. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Fonseca, J. S. da & Martins, G. de A. Curso de estatística. 4ed. São Paulo, Atlas, 1993. 319p. Gomes, F. P. A estatística moderna na pesquisa agropecuária. Piracicaba. POTAFOS, Peters, W.S. & Summer, G.W. Análise estatística e processo decisório. 2ed. Tradução de Nathanael C. Caxeiro. Rio de Janeiro, Fundação Getúlio Vargas, 1978, 638p. Silva, F.A.S. e. The ASSISTAT Software Statistical Assistence In: Sixth International Conference on Computers in Agriculture, 1996, Cancun, Mexico: Annals of the American Society of Agricultural Engineers, v.1. p.294 - 296 Snedecor, G. W. & Cochran, W. G. Métodos estadísticos. 6ed. Tradução de J. A. Fuller. Mexico, Compañia Editora Continental S. A., 1971. 704p. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.71-78, 2002 Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 ISSN: 1517-8595 79 REVIEW POROSIDADE INTERGRANULAR DE PRODUTOS AGRÍCOLAS Mario Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata1, Maria Elita Martins Duarte2 RESUMO A porosidade intergranular de um produto agrícola é entendida como os espaços aleatórios formados pelo agrupamento desse produto em um volume pré-determinado, constituindo-se em uma característica física do material. O conhecimento dessa característica física é importante em várias operações unitárias na linha de processos de uma Agroindústria. Dentre outros processos, pode-se citar a secagem e a aeração de grãos e o resfriamento e o congelamento de frutas. Assim, diante de sua importância o objetivo do presente trabalho é descrever sobre a porosidade intergranular que ocorre nos produtos agrícolas necessários aos diferentes processos, sua maneira de determiná-la e alguns equipamentos simples que podem ser confeccionados. Palavras-chave: característica física, espaço intergranular AGRICULTURAL PRODUCTS INTER-GRANULAR POROSITY ABSTRACT An agricultural product inter-granular porosity is understood as the random spaces which are formed by the grouping of that product in a pre-certain volume. It’s a physics characteristic of the material. The knowledge of that physical characteristic is important in several unitary operations in the processes line of an Agro-industry. Among other processes, it can be mentioned the drying and the aeration of grains and the cooling and the freezing of fruits. Thus, before its importance, the objective of the present work is to describe the inter-granular porosity that happens in the agricultural products which are necessary to the different processes, it way to determine it and some simple equipments that can be made. Keywords: physics characteristic, inter-granular space INTRODUÇÃO Os materiais biológicos têm algumas características físicas que são empregadas no desenvolvimento de projetos de máquinas e equipamentos, contudo torna-se necessário levar em conta que um material biológico não tem a uniformidade de produtos confeccionados e moldados pela indústria química, mecânica e ou elétrica, pois, até o momento, para a Ciência Biológica, não foi possível de produzir produtos com forma e tamanho de determinada precisão, e esses fatos, com certeza, levará muitos anos para que isso possa acontecer, e se isso algum dia for possível de acontecer, serão para alguns casos isolados Protocolo 41 2001 37 de 10/09/2001 1 Professor Dr. do Departamento de Engenharia Agrícola, UFPB, Av. Aprígio Veloso 882 CEP 58.109-970, Campina Grande, Paraíba, E-mail: [email protected] 2 Professora Dra. do Departamento de Engenharia Agrícola, UFPB, Av. Aprígio Veloso 882 CEP 58.109-970, Campina Grande, Paraíba, E-mail: [email protected] 80 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Essa imprecisão é causada por inúmeros fatores que interferem no processo produtivo de um material biológico, dentre eles pode-se citar a variedade dos produtos (sementes), sua posição e forma de crescimento na planta mãe, a variabilidade do clima, a fertilidade do solo e as práticas agrícolas empregadas. Essas variações tornam o estudo das características físicas dos materiais biológicos difíceis de serem consideradas com determina-das padronagens. No entanto, é necessário considerar que é possível otimizar os processos de Engenharia para empregá-los na produção agrícola, sendo que esta otimização pode se dar em níveis adequados, para que sejam evitados os desperdícios dos alimentos, possibilitando a formação e a evolução de novos projetos de máquinas e equipamentos. Nesse contexto, o conhecimento da porosidade intergranular de um produto, entendido como uma das suas características físicas, é de suma importância, pois ela está inserida no dimensionamento de várias estruturas como silos, containeres, caixas, embalagens, unidades transportadoras, além de estar contida dentro dos estudos da transferência de calor e de transferência de massa, nos processos hidrodinâmicos, aerodinâmicos e termoelétricos, dentre outros não citados. Alguns pesquisadores têm trabalhado na determinação da porosidade de produtos agrícolas, como sementes, grãos e frutos, e os métodos utilizados para esta determinação, variam de pesquisador para pesquisador. Zinc citado por Thompson e Issacs (1967) determinaram a porosidade em grãos por meio de mercúrio, usando-o para ocupar os espaços intergranulares, contudo, percebeu-se que existiam fontes de erros nessa medição, pois, devido à densidade do mercúrio e de sua tensão superficial, ocorria uma formação de espaços não ocupados pelo liquido, o que provocava erros de precisão nas medidas. Rossi e Roa (1980) usaram água para determinar a porosidade em grãos, já Loperzen, citado por Cavalcanti Mata Cavalcanti Mata & Duarte (1984), utilizou o tolueno. Embora os autores aleguem ter obtido a porosidade intergranular com determinada precisão, hoje se sabe que isso não corresponde à realidade, pois, no primeiro caso, a água, dependendo do teor de umidade do produto, pode fazer uma diferença significativa em produtos higroscópicos como é o caso dos produtos biológicos. Mesmo assim, a água utilizada como líquido, para medir o volume dos espaços intergranulares, não elimina as fontes de erros descritas, quando se utilizou o mercúrio, podendo, apenas, diminuir, no entanto ocorrem outros possíveis erros como a possibilidade de absorção de água pelo produto. Para evitar esta absorção de água é que Loperzen utilizou o tolueno em suas medições de porosidade intergranular, no entanto, o uso deste líquido continuou não evitando os outros erros já supracitados. Como os líquidos não foram considerados satisfatórios para medir a porosidade intergranular de produtos agrícolas, alguns pesquisadores iniciaram trabalhos, utilizando gases como veículo de medição. Assim, Gustafson e Hall (1972), utilizaram um picnômetro de comparação Hélio-ar conjugado com uma bomba a vácuo, para determinar a porosidade do milho, variedade Dekalb XL-66. A porosidade foi obtida, utilizandose a seguinte fórmula: P = 1- (u / ur ) (1) em que P = porosidade, decimal u = massa especifica aparente (kg/m3 ) ur = massa especifica real (kg/m3 ) Mohsenin (1970) propôs, para medição da porosidade intergranular, um picnômetro de comparação a ar, e com base em um equipamento similar, Almeida et al. (1979) determinou a porosidade intergranular de amêndoas de cacau em fase final de fermentação. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Cavalcanti Mata e Fernandes Filho (1984) desenvolveram um picnômetro de comparação a ar com base no princípio proposto por Mohsenin (1970), para determinar a porosidade intergranular de sementes de mamona e algaroba. O picnômetro de comparação a ar (Figura 1) era constituído de dois cilindros semelhantes, medindo 200mm de altura por 103 mm de diâmetro interno e 114 mm de diâmetro externo. Para vedação desses dois cilindros, foi construída uma peça, composta de um grampo (10) fundido na base inferior (3) e a base superior fundida no fuso (11). Tanto a base superior, como a base inferior contém uma camada de borracha de 3mm de espessura para uma perfeita vedação (5) e (6), respectivamente. No cilindro 1, foram incorporados um manômetro (13) de 1 kg/cm2 com precisão de 0,1 kg/cm2 e uma válvula de admissão de ar. Entre o cilindro 1 (1) e o cilindro 2 (2) existe um duto de comunicação de ar que pode ser feito por meio da abertura da válvula de conexão (8) que está colocada na metade do duto de comunicação (cobre) de 5mm de diâmetro (9) soldado na base superior. 81 Cavalcanti Mata & Duarte A vista frontal e superior do picnômetro de comparação a ar encontra-se na Figura 2, que também contém um compressor de ar necessário ao seu funcionamento. O compressor é acionado por meio de uma mangueira plástica que está acoplada a uma válvula de admissão de ar, semelhante a de um automóvel, onde o ar é injetado no interior do cilindro 1, até a pressão desejada. Figura 2 - Vista frontal e superior do picnômetro de comparação a ar Funcionamento comparação a ar Figura 1 - Picnômetro de comparação a ar desenvolvido pelo Núcleo de Tecnologia em Armazenagem da Universidade Federal da Paraíba. do picnômetro de Para determinação da porosidade, preenche-se o cilindro 2, com grãos e retira-se o excesso com uma régua, conforme Figura 3. Depois, recoloca-se o cilindro no seu local de origem e rosqueiase o manípulo (12) com a válvula (8) fechada. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 82 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Cavalcanti Mata & Duarte Como a massa de ar (m) existente no primeiro cilindro, antes da abertura da válvula, é igual a soma das massas dos dois cilindros após a abertura da válvula, ou seja m = m1 + m2 (5) tem-se: P1.V1 P2 .V1 P2 .V2 = + R.T1 R.T2 R.T2 Figura 3 – Retirada do excesso de grãos na superfície do cilindro No cilindro 1, injeta-se ar por meio do compressor até uma determinada pressão inferior a capacidade do manômetro. Nesse instante, ter-se-á no cilindro 1 P1 .V1 = m.R.T (2) em que, P1 = pressão no cilindro 1 (N.m-2) V1 = volume de ar no cilindro 1 (m3) m = massa de ar no cilindro 1 (kg) R = constante especifica do gás (J.kg-1.K1 ) T = temperatura (K) No instante seguinte, abre-se a válvula de admissão de ar do cilindro 1 para o cilindro 2, que, por sua vez, estará repleto de grãos e, nesse momento, teremos no cilindro 1 P2 .V1 = m1.R.T1 (3) E no cilindro 2: P2 .V2 = m2.R.T2 em que, (4) P2 = pressão nos cilindros 2 (N.m-2) V2 = volume de ar no cilindro 2 (m3) m1 = massa de ar no cilindro 1 (kg) m2 = massa de ar no cilindro 2 (kg) R = constante especifica do gás (J.kg-1.K-1) T2 = temperatura no cilindro 2 (K) (6) Se puder considerar que não existe pressão, suficientemente, alta para haver uma alteração de temperatura antes e depois da abertura da válvula, tem-se então que T1 = T2 e a formula pode ser reescrita da seguinte forma: P1.V1 P2 .V1 P2 .V2 (7) = + R.T1 R.T1 R.T1 onde os termos R.T1 podem ser eliminados e a formula ficaria: V1 P1 - P2 = P2 .V2 (8) V2 P1 - P2 = V1 P2 (9) em que V2/V1 é igual a porosidade intergranular, portanto tem-se que: P1 - P2 (10) P2 em que é a porosidade intergranular em decimal. = Segundo Cavalcanti Mata (1987), quando se quer uma precisão maior do aparelho e é necessário elevar a pressão, de modo a fazer com que exista uma elevação de temperatura no cilindro, a fórmula pode, então, ser reescrita, no entanto o aparelho deve ser confeccionado, de modo a fazer com que os cilindros sejam isolados, termicamente, e exista, no interior de cada cilindro, um termopar, conforme a Figura 4. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Isolamento térmico Figura 4 – Picnômetro de comparação a ar levando-se em consideração a alteração das temperaturas no interior dos cilindros Neste caso, a Equação 6 deve ser utilizada, mas a consideração posterior deixa de ser válida, podendo-se eliminar apenas a constante do gás (R), e a equação se tornaria: P1.V1 P2 .V1 P2 .V2 = + T1 T2 T2 (11) 83 Cavalcanti Mata & Duarte características físicas, constataram que a porosidade intergranular do produto decresce linearmente com o aumento do teor de umidade. Este fato, também, foi observado por Chung e Converse (1971), ao estudar a porosidade intergranular de grãos de milho e trigo e por Almeida et al. (1979) ao estudar a porosidade em amêndoas de cacau para teores de umidade entre 0,8% e 105,4% base seca. Embora vários pesquisadores tenham relatado esta ocorrência, ou seja, a dependência decrescente da porosidade com o aumento do teor de umidade, Cavalcanti Mata et al. (1990), verificaram que este fato pode não ser verídico, dependendo de como os fatos são interpretados e da maneira de como ocorre a determinação da porosidade. Os autores em primeiro lugar simularam a ocorrência de um umedecimento dos grãos no interior de um silo. Para tanto, confeccionaram um outro cilindro (cilindro2) semelhante ao cilindro 1 e injetaram ar úmido no cilindro 2 para umedecimento dos grãos de milho, conforme mostrado na Figura 5. Cilindro 2 Reordenado a equação, ficaria: água P2 .V2 P1.V1 P2 .V1 T2 T1 T2 P P P2 .V2 V1. 1 2 T2 T1 T2 V2 T2 P1 P2 . V1 P2 T1 T2 V2 T2 P1.T2 P2 .T1 . V1 P2 T1.T2 (12) (13) (14) (15) Finalmente a porosidade intergranular pode ser dada pela seguinte expressão: P .T P .T 1 2 2 1 (16) P2 .T1 Wartten et al. (1969) estudando o efeito do teor de umidade dos grãos de arroz médios e longos sobre suas Figura 5 – Simulação do umedecimento dos grãos no interior de um silo Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 84 Porosidade intergranular de produtos agrícolas O umedecimento da massa de grãos foi acompanhado mediante pesagens sucessivas, realizadas em uma balança de precisão de 0,01g, onde o aumento do teor de umidade correspondia ao ganho de massa do produto. Quando o produto atingia o teor de umidade desejado, a porosidade intergranular era determinada, seguindo-se a metodologia já descrita anteriormente e, utilizando-se a Equação 10. Os pesquisadores observaram que a porosidade diminuía à medida que se aumentava o teor de umidade. A Cavalcanti Mata & Duarte Esse episódio pode ser explicado pelo fato de o material estar limitado ao volume do cilindro e seu umedecimento, ou seja, a expansão do volume unigranular só pode ocorrer para o interior do recipiente, ocupando, então, os espaços intergranulares. A Figura 6 ilustra esta explicação, contudo há de se considerar a expansão dos grãos na parte superior do silo, no entanto, neste estudo, foi considerado desprezível, quando se analisa um silo de tamanho real. B Porosidade intergranular de um produto seco Porosidade intergranular de um produto umedecido no interior de um silo Figura 6 – Porosidade intergranular de um produto seco (A) e de um produto úmido no interior de um silo Os pesquisadores fizeram o mesmo processo de umedecimento, no entanto, retiraram os grãos do cilindro que simulava o silo, e colocaram-no em um recipiente para que fosse escoado o produto para o interior do cilindro 2, Figura 7. Neste caso, os pesquisadores observaram que a porosidade aumentava com o aumento do teor de umidade. Esta ocorrência foi verificada por Prado et al. (1979) estudando a porosidade das amêndoas de cacau durante o processo de secagem a 60 e 80 °C em camada fina, sendo que os autores obtiveram uma relação potencial crescente entre porosidade e teor de umidade. Este acontecimento também foi observado por Cavalcanti Mata e Fernandes Filho (1984) quando determinaram a porosidade intergranular de mamona e algaroba com teores de umidade entre 2,9 a 10,5 e de 7,1 a 13 % base úmida, respectivamente. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas 85 Cavalcanti Mata & Duarte Utilizou-se o picnômetro de comparação a ar, depois de se injetar uma pressão P1 no cilindro 1 e antes da abertura da válvula, temse: depois de uma hora secador porosidade Figura 8 – Cilindro telado justaposto ao cilindro 2 para determinação da porosidade durante o processo de secagem de feijão macassar Figura 7 - Grãos úmidos escoando de um recipiente para o interior do cilindro 2 Cavalcanti Mata e Duarte (2001), estudando a variação da porosidade do feijão macassar, durante o processo de secagem, para uma camada de 20 cm observaram que esta camada diminuía, acentuadamente, e tornava-se difícil medir a variação da porosidade desse produto. Diante deste obstáculo, os pesquisadores desenvolveram uma fórmula para determinar a porosidade dos grãos de feijão macassar que levasse em consideração a contração volumétrica do produto. O picnômetro utilizado é o mesmo da Figura 2, somente que antes da secagem, o feijão foi introduzido em uma tela metálica fina de 0,3mm de espessura com 90% da área perfurada, que permitia moldar o volume do cilindro 2 do picnômetro, Figura 8. O cilindro telado era levado ao secador a temperatura de 40 °C e 35% de umidade relativa do ar, e a porosidade intergranular do feijão macassar era determinada em intervalos de 60 minutos. Para este caso a determinação da porosidade intergranular do feijão macassar, foi feita da seguinte forma: P1 .V1 = m1.R.T1 (17) em que, P1 = pressão no cilindro 1 (N.m-2) V1 = volume de ar no cilindro 1 (m3) m1 = massa de ar no cilindro 1 (kg) R = constante especifica do gás (J.kg-1.oC-1) T1 = temperatura (oC) Depois da abertura da válvula parte da massa (m1) se divide e ocupa o cilindro 2. Desta forma no cilindro 1 tem-se: P2 .V1 = m2.R.T2 (18) e no cilindro 2, conforme Figura 9, tem-se: P2 .V3 = m3.R.T3 (19) P2 .V4 = m4.R.T4 (20) Considerando que a temperatura não varia, então: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 86 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Cavalcanti Mata & Duarte T1 = T2 = T3 = T4 (21) Considerando-se ainda que as massas m1, m2, m3 e m4, derivadas das equações 17 a 20, são: P1 .V1 P2 .V1 P2 .V3 P2 .V4 R.T1 R.T1 R.T1 R.T1 (27) P1 .V1 P2 .V1 P2 .V3 P2 .V4 (28) Considerando que a porosidade intergranular no caso do cilindro não estar cheio é: V4 V1 - V3 (29) P2 .V4 P1 .V1 - P2 .V1 P2 .V3 (30) P2 .V4 V1 (P1 - P2 ) P2 .V3 (31) Dividindo tudo por P2 tem-se: V4 V1 (P1 - P2 ) V3 P2 (32) Dividindo-se tudo por (V1 - V3 ) V3 V4 V1 P1 - P2 (33) V1 V3 V1 V3 P2 V1 V3 Figura 9 – Medição da porosidade intergranular de um produto agrícola, em um picnômetro de comparação a ar, quando existe contração volumétrica do material durante algum processo Portanto a porosidade é dada pela seguinte equação: P - P V1 V3 1 2 V1 V3 P2 V1 V3 (34) sendo o volume calculado por: P .V m1 1 1 R.T1 (22) m2 P2 .V1 R.T2 (23) m3 P2 .V3 R.T3 (24) m4 P2 .V4 R.T4 (25) (26) Substituindo-se as equações 22 a 25 em 26, tem-se: π.(103) 2 .h 3 4 (35) Fatores que interferem na porosidade intergranular A porosidade intergranular de produtos agrícolas pode depender de muitos outros fatores, entre os quais pode-se citar: e que a massa de ar é conservada pode-se escrever: m1 = m2 + m3 + m4 V3 Forma e tamanho do produto; Desuniformidade dos produtos (tamanhos grandes misturados com pequenos); Impurezas; Percentual de grãos danificados; Teor de umidade (agregação entre os grãos); Altura de queda dos grãos; Arranjo das partículas no escoamento; Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Compactação consolidada); Acomodação vibração do das material partículas (carga por Cavalcanti Mata & Duarte 87 de porosidade intergranular de produtos considerados de tamanhos grandes como a laranja, melões abacaxi, tomates e outros produtos, bastando neste caso redimensionar os tamanhos dos cilindros e de suas bases. Forma e tamanho do produto Desuniformidade dos produtos Tanto a forma, quanto o tamanho dos produtos agrícolas influem na formação dos espaços intergranulares. No caso da forma, sabe-se, por experiências realizadas, que um produto mais arredondado como grãos de soja formam maiores espaços intergranulares que grãos de feijão que têm a forma de um elipsóide e este, por sua vez, tem maior porosidade que grãos de forma elipsoidal mais alongada, como é o caso do trigo ou do arroz. O tamanho também faz com que espaços diferentes sejam formados. Se compararmos produtos de formatos semelhantes como a soja e a laranja, observa-se que a soja tem uma porosidade de 37% aproximadamente, e a laranja de 45%. Assim, para determinar a porosidade de certos produtos, elaboram-se tamanhos diferentes de picnômetros de comparação ar. Na Figura 10, ilustra-se um picnômetro para medição de sementes de tamanho pequeno onde o volume do cilindro é de aproximadamente 420 cm3, sendo o manômetro feito de uma coluna de mercúrio para medição das pressões. Sabe-se que todo material biológico não tem uma uniformidade, mesmo porque, dentro de uma vagem, os grãos ou sementes que ficam no final da vagem são menores e de conformação diferente. Este fato, também, ocorre com produtos como milho, que não são provenientes de vagens, mas de espigas, onde se observa que, na ponta da espiga, existem grânulos de tamanhos diferentes da região central, que, por sua vez, são diferentes de grãos da outra extremidade. Normalmente, as uniformidades dos produtos agrícolas são provenientes de um pré-processamento, onde o produto é submetido a máquinas que selecionam o produto por tamanho, passando por peneiras de diferentes malhas. Este processo permite obter produtos com determinada uniformidade. Na Figura 11, abaixo, é ilustrada uma máquina de seleção de sementes onde se observam as diferentes peneiras por onde as sementes passam e são selecionadas, bem como a eliminação das impurezas. Figura 11 - Esquema de uma máquina de seleção de sementes ar-peneira Figura 10 – Picnômetro de comparação a ar para medição da porosidade intergranular de um produto agrícola de pequeno tamanho Picnômetros semelhantes aos das Figuras 1 e 2, podem ser confeccionados para medições Na Figura 11 o item “a” é o sistema de alimentação por onde as sementes caem na máquina e o item “b”, que corresponde a um ventilador de sucção, elimina as impurezas leves que vêm junto com as sementes, podendo ser depositadas no recipiente “c”. As sementes boas e as impurezas passam pela primeira peneira “d” e as impurezas Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 88 Porosidade intergranular de produtos agrícolas graúdas ficam retidas nessa peneira de onde são deslocadas para a unidade de descarga “e”. As sementes boas por sua vez não ultrapassam o crivo da segunda peneira “f”, porém as impurezas miúdas atravessam essa segunda peneira “h” ficando retidas na terceira peneira e sendo conduzidas a um sistema de descarrega “i”. O ventilador de ar inferior “j” elimina as impurezas em suspensão “l”, sendo que em “m” existe a descarga das sementes limpas. A ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, padronizou a malha de uma serie de peneiras para cada tipo de grão com a finalidade de classificar e dar uniformidade aos diversos produtos agrícolas. Na Figura 12, ilustra-se a forma das peneiras onde se pode verificar que o produto é selecionado em função de uma de suas dimensões. Desta forma, ficou possível estabelecer a porosidade de determinados produtos agrícolas, levando-se em conta suas características físicas, pois dizer que um produto agrícola tem determinada porosidade e determinada massa especifica, não diz muita coisa se não se mencionar as suas outras características físicas. Cavalcanti Mata & Duarte pertencendo à mesma variedade, encontram-se na forma de fragmentos. Na Figura 13, visualizam-se as impurezas encontradas no interior de um produto agrícola, onde se pode observar que as impurezas ocupam os espaços intergranulares e, conseqüentemente, diminuem a porosidade do produto agrícola. A existência de impurezas em uma massa de produtos agrícolas é danosa à sua conservação, pois de uma maneira geral, é um meio contaminante e quase sempre tem um teor mais elevado que o produto a ser preservado, o que ocasiona um aumento do teor de umidade ao longo do tempo de armazenamento, provocando sua deterioração. Figura 13 – Impurezas no interior de um produto agrícolas. Percentual de grãos danificados Figura 12 - Peneiras para selecionar um produto agrícola em função de uma de suas dimensões Impurezas As impurezas são materiais encontrados nos produtos agrícolas que não pertencem à mesma variedade, ou mesmo, quando Da mesma forma que os grãos ou sementes, que, quando fragmentados, constituem impurezas e alteram a porosidade de um produto agrícola, os grãos ou sementes, apenas, levemente danificados, também alteram a porosidade do produto. Esses grãos são provenientes das falhas decorrentes do processo de seleção de um material que, normalmente, passa pelos diversos crivos do processo de seleção, no entanto, ainda serão elementos a serem eliminados em processos mais sofisticados de qualidade do produto como sensores ópticos ou células fotoelétricas. A não eliminação desses produtos danificados provoca alterações na porosidade do material e das outras características físicas. Teor de umidade (agregação entre os grãos) O teor de umidade do material é um outro fator que determina a variação de porosidade de um produto agrícola, pois um produto mais úmido terá uma tensão superficial maior que a de um produto mais seco. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas Quando o produto está mais seco e a tensão superficial é menor, existe entre os grãos uma superfície com um grau maior de deslizamento, e este ocupa melhor os espaços vazios, no entanto, quando o produto está mais úmido, a tensão superficial é maior, e, neste caso, ocorre o contrário, ou seja, os espaços vazios aumentam. Altura de queda dos grãos Em determinadas operações de armazena-gem, é possível perceber como a altura de queda dos grãos pode afetar a porosidade de uma massa granular. Ao se considerar como exemplo o carregamento de um silo de 3 metros de altura e um outro de 15 metros de altura, observar-se-á que, embora o produto seja o mesmo, irão existir dois valores não proporcionais para o silo completo, principalmente, se o silo for alimentado pela parte superior, conforme mostra a Figura 14. 89 Cavalcanti Mata & Duarte Arranjo das partículas no escoamento Durante o processo de escoamento e acomodação de um produto granular, dentro de um recipiente qualquer, que pode ser um silo, uma caixa ou um saco plástico, este pode se arranjar de diferentes formas e este processo não depende da vontade do operador. Contudo, a forma de como um mesmo produto pode se arranjar em um determinado espaço pode provocar porosidades intergranulares diferentes. As formas irregulares e formas diferentes de uma esfera perfeita contribuem para que este fato ocorra com maior intensidade. Na Figura 15, encontra-se um exemplo de como um mesmo volume de grãos de feijão pode estar arranjado diferentemente, provocando espaços intergranu-lares desiguais. Figura 15 – Arranjos do feijão que provocam espaços intergranulares diferentes Compactação consolidada); Figura 14 – Impacto da altura na formação da porosidade intergranular Neste exemplo, o silo de 3 metros sofrerá uma altura de queda menor e o produto se acomodará de uma determinada forma. Já no silo de 15 metros de altura, a força da queda tenderá a causar um maior impacto que deverá acomodar melhor os grãos que estão abaixo da zona de descarga. Embora, às vezes, isso pareça uma vantagem, existe a possibilidade de os grãos se danificarem na queda. Neste caso, haveria uma diminuição na porosidade intergranular do produto, o que provocaria um aumento da capacidade no interior do silo, no entanto aumentaria a possibilidade de danos ao produto. do material (carga Outro fator que pode alterar a porosidade intergranular em produtos agrícolas é a compactação do material, quando uma grande carga é exercida sobre ele, como é o caso de silos muito elevados, onde os grãos que estão na região próxima à sua base sofrem toda carga dos que estão acima deles. A consolidação dos grãos pode se dar em função do tempo, pois em um silo cheio, se verifica, depois de algumas horas, uma pequena alteração de sua altura de preenchimento, e esta corresponde a consolidação de carga. Torna-se necessário elucidar que este fato só ocorre para silos elevados, os silos em nível de fazenda com alturas de 3 a 4 metros, dificilmente pode-se perceber este fato. Acomodação das partículas por vibração Durante o processamento em unidades armazenadores, existem muitas máquinas operatrizes e elevadores que transferem ao silo pequenas vibrações que podem resultar numa acomodação da camada granular. Neste caso, a Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 90 Porosidade intergranular de produtos agrícolas vibração provocaria uma diminuição dos espaços intergranulares, favorecendo o aumento da capacidade estática dos silos. Se por um lado é bom, pois aumenta a capacidade estática do silo, por outro lado, ele diminui os espaços para a passagem do ar, ocasionando um aumentando da potência dos ventiladores para o caso da necessidade de haver aeração do produto. Na Figura 16, ilustra-se essa acomodação dos produtos agrícolas, quando existe vibração e esta acomodação pode ser simulada por equipamentos que permitem variar a intensidade de vibração de um corpo repleto de material biológico. Cavalcanti Mata & Duarte potência a ser utilizada na prática apresentará limites. No sistema métrico a resistência oferecida ao movimento de ar, isto é, a pressão que deve ser desenvolvida pelo ventilador, é dada em milímetros d’água. Este termo significa a diferença entre as colunas de água de dois tubos na forma de U, medidos em milímetros, quando um dos tubos é conectado na tubulação que leva ar para o plenum, que é a câmara que está por baixo dos grãos, conforme Figura 17. Quando um ventilador é adquirido com o propósito de secagem ou aeração, é essencial que não somente a quantidade de ar por minuto seja especificada, mas também a pressão estática que o ventilador deve alcançar. Um ventilador que não possui esses requisitos é, indubitavelmente, a mais simples e mais comum das causas pelas quais o sistema de secagem não funciona devidamente. Conexão Grãos Figura 16 – Rearranjo das partículas em função de um sistema vibratório Fluxo de ar Fundo falso do silo-secador Pressão estática mm de água Resistência à passagem de ar Determinadas operações unitárias, como é o caso da secagem e da aeração de produtos agrícolas, exigem o conhecimento da porosidade ou indiretamente do esforço necessário para que um gás (ar) escoe pelo espaço intergranular, provocando a transferência de energia e massa. Nestes casos, a quantidade de ar a ser utilizada depende do tipo de produto e de seu teor de umidade, da profundidade da camada a ser praticada, na operação unitária, da taxa de transferência de massa e das condições do ar de secagem. Quanto mais rápido o ar é forçado a passar através da massa, maior será a resistência do movimento do ar. Para conseguir uma determinada velocidade do ar, a resistência ao movimento do ar dependerá do tipo de produto e da umidade desse produto colhido. Teoricamente, qualquer taxa de fluxo de ar pode ser usada para qualquer altura da camada de grãos; no entanto, a Figura 17 - Sistema de medição da pressão estática exercida por uma camada de grãos Na Figura 18, são mostrados detalhes particulares de como a resistência do ar varia com a velocidade do ar para diferentes produtos. Nota-se, por exemplo, que a resistência oferecida por uma camada de trigo à passagem do ar, numa velocidade específica, é três vezes maior do que aquela oferecida para a mesma camada de milho. Conseqüentemente, se o mesmo ventilador e o mesmo motor forem usados para a secagem de ambos os produtos, considerando-se que a mesma velocidade do ar deverá passar pelos grãos, a camada de trigo, que deverá ser colocada no secador, será próxima a um terço da camada de milho. O cálculo da resistência que os grãos oferecem à passagem do fluxo de ar, mostrado na Figura 18, é dado pela seguinte equação: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 Porosidade intergranular de produtos agrícolas P a. Q 2 L Ln (1 b. Q) (36) em que P = pressão estática, Pa L = espessura da camada, m a, b = constantes específicas para cada produto Q = fluxo de ar, m3.s-1.m-2 de área do secador Cavalcanti Mata & Duarte 91 Na Tabela 1, estão os valores dos coeficientes a e b para alguns produtos agrícolas. Observe que os valores obtidos estão em Pascal (Pa) e, na Figura 18, os valores estão em mm de água. Para converter de Pascal para mm de água, basta dividir o resultado por 9,8. Para efeito prático, o resultado pode ser dividido por 10. Figura 18 - Resistência dos produtos ao fluxo de ar Tabela 1 - Valores dos coeficientes a e b da equação de resistência dos grãos ao fluxo de ar Produto Arroz em casca Amendoim Milho debulhado Milho debulhado (baixo fluxo) Espiga de milho Sorgo Soja Trigo Trigo (baixo fluxo) a (Pa.s2.m-3) 2,57 x 104 3,80 x 103 2,07 x 104 2,07 x 104 1,04 x 104 2,12 x 104 1,02 x 104 2,70 x 104 8,41 x 103 b (m2.s.m-3) 13,2 111,0 30,4 30,4 325,0 8,06 16,0 8,77 2,72 Intervalo de Q (m3.s-1.m-2) 0,0056 - 0,152 0,030 - 0,304 0,0056 -0,304 0,00025 -0,0203 0,051 - 0,353 0,0056 - 0,203 0,0056 - 0,304 0,0056 - 0,203 0,00025 -0,0203 Fonte: ASAE - Standards (1993). Se quisermos saber por meio da equação, qual a resistência do milho debulhado para um fluxo de ar de 0,3 m3.s-1.m-2 e uma espessura da camada de secagem de 0,5 metros, faz-se o seguinte cálculo: Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 92 Porosidade intergranular de produtos agrícolas P 2 ,07x104 .( 0,3) 2 = 805 Pa/metro de 0,5 Ln(1 30,4.( 0,3)) profundidade da massa de milho Portanto, para uma camada de grãos de 0,5m ter-se-á: P = 0,5.(805) = 402,5 Pa ou 40,25 mm de H2O Os valores da Figura 13 são para o produto sem compactação, limpo e seco. Para o produto limpo, sem compactação e com alto teor de umidade, usa-se 80% da pressão estática encontrada. No caso de se usar essa Tabela 1 para determinar a resistência dos grãos ao fluxo de ar para um silo, há que se levar em consideração o fator compactação; nesse procedimento, os grãos podem oferecer uma resistência 50% maior do que a determinada. Outro fator a ser considerado é a limpeza do produto, pois, se este contiver impurezas menores que o tamanho do produto, estas se localizarão nos espaços intergranulares, oferecendo uma resistência adicional à passagem do fluxo de ar pelos grãos. Até o momento, não existem trabalhos que possam recomendar um valor adicional em função do percentual de impurezas, pois essas partículas, quando incorporadas ao produto, apresentam tamanhos variáveis, não existindo uma freqüência dessa incidência. CONCLUSÕES Diante do relatado neste trabalho podese dizer que: Existem métodos de determinação da porosidade seguros e outros com determinada margem de erro; A porosidade intergranular de produtos agricolas varia com uma serie de fatores e que alguns desses fatores não são controláveis; A porosidade é o principal fator que define a resistência à passagem do ar no processo de secagem e aeração de produtos agrícolas; REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS Almeida, B.V.; Fortes, M. para cacau Brasileiro Pinheiro Filho, J.B.; Hara, T.; Determinação da porosidade em amêndoas. In: Congresso de Engenharia Agrícola, 9, Cavalcanti Mata & Duarte Anais..., Campina Grande, 1979, p. 606612. ASAE-Standards. Standards Engineering Practices Data. American Society of Agricultural Engineers. St. Joseph, Michigan, 1993. 784p. Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Fernandes Filho, J.G. Determinação da porosi-dade de sementes de mamona (Ricinus communis L.) e algaroba (Prosopis juliflora (SW) DC). 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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.79-93, 2002 94 UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA COORDENAÇÃO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA Centro de Ciências e Tecnologia PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA AGRÍCOLA CAMPINA GRANDE – PB MESTRADO Reconhecido pela CAPES – Conceito 5 ÁREAS DE CONCENTRAÇÃO IRRIGAÇÃO E DRENAGEM Linhas de Pesquisa Manejo de Solo, Água, Planta Salinidade Engenharia de Irrigação e Drenagem Sensoriamento Remoto Planejamento de Áreas Irrigadas PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS Linhas de Pesquisa Armazenagem de Produtos Agrícolas Processamento de Produtos Agrícolas Crioconservação de Produtos Agrícolas Propriedades Físicas de Materiais Biológicos Tecnologia Pós-Colheita CONSTRUÇÕES RURAIS E AMBIÊNCIA Linhas de Pesquisa Construções de Silos Materiais Convencionais e Não-convencionais em Construções Rurais Madeira e Estrutura de Madeira Conforto Térmico de Instalações para Animais e Vegetais INSCRIÇÕES Documentos exigidos: Formulário de inscrição fornecido pela COPEAG, acompanhado de 2 fotos 3x4 Currículum Vitae, com cópia dos documentos comprobatórios Cópia autenticada do diploma de graduação ou documento equivalente Histórico escolar da graduação Documento militar, cédula de identidade e título de eleitor 2 cartas de recomendação (modelo fornecido pela COPEAG) Declaração da IES de origem, atestando a inclusão do candidato no Programa Institucional de Capacitação Docente e Técnico (PICDT-CAPES), se for o caso Declaração da empresa ou órgão público de origem, atestando a liberação do candidato por tempo integral, com ou sem recebimento de remuneração, se for o caso Períodos de Inscrição: Maio para início do Curso em Setembro Setembro para início do Curso em Março Endereço: COPEAG – Coordenação de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola Av. Aprígio Veloso, 882, Bloco CM, 1o. Andar, C.P. 10087, Bodocongó CEP 58.109-970, Campina Grande, PB Fone: (0xx83) 310.1055, Fax: (0xx83) 310.1185 http://www.deag.ufpb.br/~copeag, Email: [email protected] Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.4, n.1, p.94, 2002 NORMAS DE PUBLICAÇÃO NORMAS DE PUBLICACIÓN PUBLICATION NORMS Os textos deverão ser encaminhados ao Editor da Revista em disquete e 2 vias impressas, ou via e-mail [email protected]. Artigos Científicos: deverão ter a seguinte seqüência: Título, Autor(es), Resumo, Palavras-chave, Título em inglês, Abstract, Key words, Introdução, Materiais e Métodos, Resultados e Discussão, Conclusões, Agradecimentos (facultativo) e Referências Bibliográficas. Artigos Técnicos: Devem ser redigidos em linguagem técnica de fácil compreensão, sobre assuntos de interesse da comunidade que demonstrem uma contribuição significativa sobre o assunto. Os artigos devem conter: Titulo, Autor(es), Resumo, Palavras-chave, Título em inglês, Abstract, Key words, Introdução, Descrição do Assunto, Conclusões e Referências Bibliográficas. Texto: A composição dos textos deverão ser feitas no Editor de texto - Word para Windows versão 6.0 ou superior, utilizando fonte Times New Roman, tamanho 11, exceto para as notas de rodapé e título, que deverão apresentar tamanho 8 e 12, respectivamente. O formato do texto deverá ter a seguinte disposição - tamanho carta, orientação de retrato disposto em duas colunas, margens superior e inferior, direita e esquerda de 2,5 cm, numeradas, espaço simples e no máximo de 20 laudas. Todos os itens deverão estar em letra maiúscula, negrito, itálico e centralizados, exceto as Palavras-chave e Keywords e Subítens que deverão ser alinhados a esquerda em letras minúsculas e com a primeira letra em maiúscula. Os nomes dos autores deverão estar dois espaços simples abaixo do título, escritos por extenso e em negrito, separados por vírgula. Os nomes dos autores serão numerados com algarismos arábicos que terão a cada número uma chamada de rodapé onde se fará constar a sua função, titulação, instituição, endereço postal e eletrônico (email), telefone e fax. O texto deverá ser alinhado nos dois lados e com a tabulação de 1cm para o inicio de cada parágrafo. Figuras Tabelas e Fotos - Deverão ser inseridas logo abaixo do parágrafo onde foram citadas pela primeira vez. Nas legendas, as palavras Figura, Tabela e Foto devem estar em negrito e ter a letra inicial maiúscula e seu enunciado deverá ser alinhado à esquerda abaixo da primeira letra após a palavra Figura. As grandezas devem ser expressas no Sistema internacional. Exemplos de citações bibliográficas quando a citação possuir apenas um autor: ...Almeida (1997), ou ...(Almeida, 1997); quando a citação possuir dois autores: .... Almeida & Gouveia (1997), ou ....(Almeida & Gouveia, 1997); quando a citação possuir mais de dois autores: ....Almeida et al. (1997).... ou (Almeida et al., 1997). A referência deverá conter os nomes de todos os autores. Los textos deberán ser encaminados al editor de la Revista en disquete y 2 vías impresas, o por e-mail [email protected]. Artículos Científicos: deberán tener la siguiente secuencia: Titulo, Autor(es), Resumen, Palabras-claves, Titulo en ingles, Abstract, Keywords, Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión, Conclusiones, Agradecimientos (facultativo) y Referencias Bibliográficas. Artículos Técnicos: Deben ser escritos en lenguaje técnica de fácil comprensión, en asuntos de interés de la comunidad que demuestren una contribución significativa en el asunto. Los artículos deben contener: Titulo, Autor(es), Resumen, Palabras-claves, Titulo en inglés, Abstract, Keywords, Introducción, Materiales y Métodos, Resultados y Discusión, Conclusiones, Agradecimientos (facultativo) y Referencias Bibliográficas. Texto: La composición del texto deberá ser echa en el Editor de texto - Word para Windows versión 6.0 o superior, utilizando la fuente Time New Roman, tamaño 11, excepto para la notas de rodapié y titulo, que deberán tener tamaño 8 y 12 respectivamente. El formato del texto deberá tener la siguiente disposición – Tamaño carta, orientación de retrato en dos columnas, márgenes suprior y inferior, derecha y izquierda de 2,5 cm, enumeradas, espacio simples y en el máximo de 20 laudas. Todos los ítems deberán estar en letra mayúscula, negrito, itálico y centralizadas, excepto las Palabras-claves, Keywords y subítems que deberán ser alineadas por la izquierda en letras minúsculas y con la primera letra en mayúsculo. Los nombres de los autores deben estar dos espacios simples abajo del Título, escrito por extenso y en negrito, separados por vírgula. Los nombres de los autores serán enumerados con algaritmo árabe que tendrán a cada numero una llamada de rodapié donde se hará constar la función, titulación, institución, dirección postal y electrónica (e-mail), teléfono y fax. El texto deberá ser alineado por los dos lados y con la tabulación de 1 cm para el inicio de cada parágrafo. Figuras, Tablas y Fotos – deberán ser colocadas luego abajo del parágrafo donde fuera citada pela primera vez. En las legendas, las palabras Figuras, Tabla y Foto deben estar en negrito y tener la letra inicial mayúscula y en su enunciado deberá ser alineada por la izquierda con la primera letra después de la palabra Figura. Las unidades deben ser expresas en el sistema internacional Ejemplos de citaciones bibliográficas cuando la citación tiene un solo autor: ...Almeida (1997), o ...(Almeida, 1997); cuando la citación tiene dos autores: .... Almeida & Gouveia (1997), o ....(Almeida & Gouveia, 1997); cuando la citación tiene mas de dos autores: ....Almeida et al. (1997).... o (Almeida et al., 1997). Las referencias deberán contener los nombres de todos los autores. The texts should be sending to the Editor of the Journal in diskette and 2 printed sheets, or by e-mail [email protected]. Scientific articles: they should have the following sequence: Title, Author (s’), Abstract, Keywords, Title, Abstract and Key words in Portuguese, Introduction, Materials and Methods, Results and Discussion, Conclusions, Acknowledgements (optional) and Bibliographic References. Technical articles: They should be written in technical language of easy understanding, on subjects of the community's interest that demonstrate a significant contribution on the subject. The goods should contain: I title, Author (s’), Abstract, Keyword, Title in Portuguese, Abstract, Key words, Introduction, Description of the Subject, Conclusions and Bibliographic References. Text: The composition of the texts should be made in the text Editor - Word for Windows version 6.0 or superior, using source Times New Roman, size 11, except for the baseboard notes and title, that should present size 8 and 12, respectively. The format of the text should have the following disposition - size letter, orientation of arranged picture in two columns, margins superior and inferior, right and left of 2,5 cm, numbered, simple space and up to a maximum of 20 pages. All main items should be in capital letter, bold type, italic and centralized, except for Keywords and sub-items that should be aligned to the left in lower letter and with the first letter in capital letter. The authors' name should be two simple spaces below the title, written for complete name and in boldface, separated by comma. The authors' names will be numbered with Arabic ciphers that they will have to each number a baseboard call where it will make to consist its function, title, institution, postal and electronic address (email), telephone and fax. The text should be aligned in the two sides and with the tabulation of 1cm to the beginning each paragraph. Figures, Tables and Photos - they should be inserted soon below the paragraph where they were mentioned for the first time. In the legend, the words illustration, Controls and Photo should be in boldface and have the initial letter capital one and its statement should be aligned to the left below the first letter after the word it represents. The units should be expressed in the international system. Examples of bibliographical citations when the citation just possesses an author: ....Almeida (1997), or ....(Almeida, 1997); when the citation possesses two authors: .... Almeida & Gouveia (1997), or ....(Almeida & Gouveia, 1997); when the citation possesses more than two authors: ....Almeida et al. (1997).... or (Almeida et al., 1997). The reference should contain all the authors' names. Exemplos de referências bibliográficas: Ejemplos de referencias bibliográficas: Example of the bibliographic references: As referências bibliográficas deverão estar Las referencias bibliográficas deben ir en orden The list of bibliographic references must be in dispostas, em ordem alfabética, pelo sobrenome alfabética considerando el apellido del primer alphabetic order according to surname of first do primeiro autor. autor. author. a) Livro Martins, J.H.; Cavalcanti Mata, M.E.R.M. Introdução a teoria e simulação matemática de secagem de grãos. 1.ed. Campina Grande : Núcleo de Tecnologia em Armazenagem, 1984. 101p. b)Capítulo de Livros Almeida, F. de A.C.; Matos, V.P.; Castro, J. de; Dutra, A.S. Avaliação da quantidade e conservação de sementes a nível de produtor. In: Almeida, F. de A.C.; Cavalcanti Mata, M.E.R.M. (ed.). Armazenamento de grãos e sementes nas propriedades rurais. 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No caso de disquetes ou CD Rom, o título da publicação continuará sendo Anais, Resumos ou Proceedings, mas o número de páginas será substituído pelas palavras Disquete ou CD Rom. f) WWW (World Wide Web) e FTP (File Transfer Protocol) BURKA, L.P. A hipertext history of multi-user dimensions; MUD history. htpp://entmuseum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.ht m1#sitophilusgranarius).10 Nov. 1997. a) Libro Cox, P.M. Ultracongelación de alimentos. 1.ed. Zaragoza : Editorial Acribia, 1987. 459p. b)Capítulo de Libro Moreno, F. Alteraciones fisicoquímicas en alimentos durante su congelamiento y subsecuente almacenaje. In: Parada, A.; Valeri, J. (ed.). Biología de los alimentos a baja temperatura. Armazenamento de grãos e sementes nas propriedades rurais. Caracas: UCV, 1997. cap. 2, p.218-237. c) Revistas Diniz, P.S.C.; Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Braga, M.E.D. Determinación del contenido de humedad máxima para crioconservación de semillas recalcitrantes de maíz. 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Bulk storage of flour In: Christensen C.M. (2aed.). Storage of cereal grains and their products. St. Paul, Minnesota : American Association of Cereal Chemist, 1974. cap. 9, p.361-382. c) Journals Biswal, R.N., Bozokgmehk, K. Mass transfer in mixed solute osmotic dehydration of apple rings. Trans. of ASAE, v.35, n.1, p.257-265, 1992. d) Dissertation and Thesis Fortes, M. A non-equilibrium thermodynamics approach to transport phenomena in capillary-porous media with special reference to drying of grains and foods. Purdue University, 1978, 226 p. (Thesis Ph.D.). e) Papers presented in congress (Annals, Abstracts, Proceedings, Diskettes, CD Roms)) Cavalcanti Mata, M.E.R.M.; Menegalli, F.C. Bean seeds drying simulation. In: InterAmerican drying Conference, 1, 1997, Itu Proceedings… Campinas-SP, Brazil : UNICAMP, July, 1997. v. B, p.508-515. or (CD Rom). In case of diskettes or CD Rom, the title of the publication still will be Annals, Abstract or Proceedings, but the page number should be substituted by words Diskettes or CD Rom. h) WWW (World Wide Web) e FTP (File Transfer Protocol) BURKA, L.P. A hipertext history of multi-user dimensions; MUD history. htpp://entmuEn caso de disquetes o CD Rom, el título de la seum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.htm1# publicación continuará siendo Anales, sitophilusgranarius).10 Nov. 1997. Resúmenes o Proceedings, mas el número de las páginas serán substituido por la palabra Disquete o CD Rom. g) WWW (World Wide Web) e FTP (File Transfer Protocol) BURKA, L.P. A hipertext history of multi-user dimensions; MUD history. htpp://entmuseum9.ucr.edu/ENT133/ebeling/ebeling7.ht m1#sitophilusgranarius).10 Nov. 1997. ENDEREÇO ADDRESS DIRECCIÔN Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais Caixa Postal 10.078 CEP. 58109-970 - Campina Grande, PB, BRASIL Fone: (083)2101-1288 Telefax: (083)2101-1185 E-mail: [email protected] ou [email protected] Home Page: http//www.lappa.deag.ufpb.rbpa LABORATÓRIO DE CRIOGENIA O Laboratório de Criogenia da Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Campina Grande, desenvolve trabalhos de ponta a ultrabaixas temperaturas de modo a atender o desenvolvimento tecnológico do País. As pesquisas com criogenia concentram-se em: Crioconservação de sementes Sementes de espécies florestais Sementes de interesse econômico das regiões do País Sementes de plantas medicinais Sementes de espécies ameaçadas de extinção Congelamento a ultrabaixas temperaturas de alimentos Congelamento de carnes (bovinos, caprinos, suínos) Congelamento de moluscos e crustáceos Congelamento de pescados Esterilização de materiais biológicos Limites de termo-resistência de fungos e bactérias Sistemas de agregação de partículas de sujidade Coordenação da Área de Armazenamento e Processamento de Produtos Agrícolas Av. Aprígio Veloso, 882 - Caixa Postal 10.087 - Fones: (83) 2101-1288; 2101-1551 - Fax: (83) 2101-1185 E-mail: [email protected] PROPRIEDADES FÍSICAS DE PRODUTOS AGRÍCOLAS (Physical properties of agricultural products) Valéria S. Ribeiro, Marília C. Sobral, Marcello M. Ameida, Gabriel F. Silva. ESTUDO COMPARATIVO DA CRIOARMAZENAGEM DE SEMENTE DE PAU-FERRO (Caesalpinia ferrea Mart.) COM AS TéCNICAS CONVENCIONAIS DE ARMAZENAGEM (Comparative study of cryostorage of wood-iron seed (Caesalpinia ferrea Mart.) with the conventional techniques of storage) Sheila Nadjane Batista Lacerda, Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata, Maria Elita D. Braga, Francisco de Assis Santos e Silva EQUILÍBRIO HIGROSCÓPICO E ATIVIDADE DE ÁGUA PARA OVO INTEGRAL PROCESSADO EM “SPRAY DRYER” (Equilibrium moisture content and water activity for integral egg processed in "Spray Dryer") Paulo Cesar Corrêa, Paulo Cesar Afonso Júnior, Paulo César Stringheta,Janayna Bhering Cardoso QUALIDADE E VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DO MELÃO 'GOLD MINE' PRODUZIDO NA ÉPOCA DAS CHUVAS (Quality and shelf life of 'Gold Mine' melon cultivated in the rainfall growing season) Janilson Kleber Menezes Mota, Josivan Barbosa Menezes, Glauber Henrique de Sousa Nunes, Railene Hérica Carlos Rocha VIDA ÚTIL PÓS-COLHEITA DE MELANCIA SUBMETIDA A DIFERENTES TEMPERATURAS DE ARMAZENAMENTO (Postharvest shelf-life of watermelon submitted to different storage temperatures) Ana Luiza Xavier Carlos, Josivan Barbosa Menezes , Railene Hérica Carlos Rocha, Glauber Henrique de Sousa Nunes, Geomar Galdino da Silva COMPORTAMENTO REOLÓGICO DA POLPA DE CUPUAÇU (Theobroma grandiflorum Schum.) PENEIRADA (Rheological behaviour of cupuaçu pulp (Theobroma grandiflorum Schum.) sieved) Maria Fábia Pereira Cabral, Alexandre José de Melo Queiroz, Rossana Maria Feitosa de Figueirêdo. MASS DIFFUSION INSIDE PROLATE SPHEROIDAL SOLIDS: AN ANALYTICAL SOLUTION (Difusão de massa no interior de sólidos esferoidais prolatos: uma solução analítica) Vital Araújo Barbosa de Oliveira, Antonio Gilson Barbosa de Lima CONGELAMENTO DE CARNE A TEMPERATURAS CRIOGÊNICAS: ALTERAÇÕES DE ALGUMAS CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS (Freezing of meat to cryogenic temperatures: Alterations of some physicalchemical characteristics) Antonio Fernandes Monteiro Filho, Maria Elita Duarte Braga, Mário Eduardo Rangel Moreira Cavalcanti Mata PROGRAMA PARA ESTIMATIVA DAS PROPRIEDADES PSICROMÉTRICAS DO AR. (Program for estimate of psychrometrics properties of the air) Marcos Fábio de Jesus, Gabriel Francisco da Silva VERSÃO DO PROGRAMA COMPUTACIONAL ASSISTAT PARA O SISTEMA OPERACIONAL WINDOWS (The version of assistat program for windows system) Francisco de Assis Santos e Silva, Carlos Alberto Vieira de Azevedo POROSIDADE INTERGRANULAR DE PRODUTOS AGRÍCOLAS (Intergranular porosity of agricultural products) Mario Eduardo R. M. Cavalcanti Mata, Maria Elita Duarte Braga
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