Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.5, n.1, p.33-41, 2003
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EFEITO DO BENEFICIAMENTO NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DOS
GRÃOS DE ARROZ DE DISTINTAS VARIEDADES
Fabrício Schwanz da Silva1 Paulo Cesar Corrêa2 André Luís Duarte Goneli3 Rodrigo Martins
Ribeiro4 Paulo Cesar Afonso Júnior5
RESUMO
O conhecimento das propriedades físicas e mecânicas dos produtos agrícolas é de fundamental
importância para uma correta conservação e para o projeto, dimensionamento, construção e operação
dos diversos equipamentos utilizados nas principais operações de pós-colheita destes produtos. Para o
caso específico do arroz, equipamentos e operações, quando mal dimensionados e realizadas, podem
gerar a quebra dos grãos e, conseqüentemente, uma redução nos preços de comercialização. Com este
trabalho objetivou-se, determinar a influência do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas
dos grãos de arroz de distintas variedades. Foram utilizados grãos de arroz em casaca, integral
(descascados) e polidos de três variedades (Urucúia, Confiança e Jequitibá), com teor de umidade de
12% b.u. Pode-se concluir com os resultados obtidos neste experimento que a massa específica
aparente de todas as variedades aumenta com o beneficiamento dos grãos de arroz, podendo este
aumento ser de até 51% e as variedades diferem estatisticamente entre si; a massa específica real, de
forma geral, não sofre a influência do beneficiamento e das variedades; a porosidade da massa de
grãos de arroz sofre influência do beneficiamento, sendo maior para os grãos em casca e menor para
os polidos, sendo está diferença de até 26%; os coeficientes de atrito externo estático e dinâmico
diminuem com o beneficiamento em todos os materiais de parede e variedades, sendo que o
coeficiente de atrito estático tem maior influência da variedade do que o coeficiente dinâmico; os
maiores coeficientes de atrito são oriundos do atrito com a superfície de madeira e os menores com a
de aço e a força de compressão necessária para promover o colapso dos grãos de arroz é afetada
significativamente com o beneficiamento, não sofrendo influência da variedade do produto.
Palavras-chave: Oriza sativa L., beneficiamento, propriedades físicas e mecânicas
EFFECT OF THE BENEFICIATION IN THE MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES
OF THE RICE GRAINS OF DIFFERENT VARIETIES
ABSTRACT
The physical and mechanical properties knowledge of agricultural products is very important to a
correct conservation of them and to the designing, manufacturing and operation of the equipment used
in the main post harvest operations. For the rice case, when the processing equipment is not designed
properly it can cause the grain break and low marketing values. This work aimed to determine the
influence the processing at the physical and mechanical properties of three varieties of rice grains
(Urucuia, Confiança and Jequitibá). Rough rice, brown rice and milled rice with 12% w.b. moisture
content were used. The results of the experiments showed that the apparent density of all types of rice
increases due to the rice g rains processing and this increase can reach up to 51% and the varieties
Keywords: Oriza sativa L., processing, physical and mechanical properties
__________________
1
Eng. Agrícola, M.S., Doutorando no DEA-UFV, Viçosa - MG, CEP: 36571-000, fabrí[email protected]
Eng. Agrônomo, D.S., Professor Adjunto no DEA-UFV, Viçosa - MG
3
Eng. Agrônomo, Mestrando no DEA-UFV, Viçosa - MG
4
Bolsista PIBIC/FAPEMIG no DEA-UFV, Viçosa - MG
5
Enga. Agrícola, D.S., Pesquisador EMBRAPA CAFÉ, Brasília - DF
2
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
differ statistically. The processing and the varieties don t influence the real density, broadly. The
porosity of the rice grains mass varies according to the processing. It s bigger to the rough rice and it s
less to the polished one. This difference is up to 26%. The static and dynamic external coefficients of
friction decrease with the processing in all wall material types and different varieties of then. The
static coefficient of friction is more influenced by the variety than the dynamic coefficient. The higher
coefficients of frictions are on wood surface and the lower ones are on steel surface. The compression
power needed to collapse the rice grains is affected significantly by its processing and it s not affected
by the variety of the product.
INTRODUÇÃO
Dentre os cereais mais cultivados no mundo,
destaca-se o arroz, constituindo-se na base
alimentar de grandes contingentes humanos e
inúmeros esforços são realizados visando à
manutenção da qualidade dos grãos desta cultura
nas diversas operações de pós-colheita.
No Brasil, segundo Vieira & Carvalho
(1999), o arroz é um cereal consumido
principalmente na forma de grãos inteiros, como
produto de mesa, sendo mais conhecidos três tipos
de produtos: o arroz integral (descascado), o arroz
branco (polido) e o arroz parboilizado, os quais são
oriundos do arroz em casca e obtidos por diferentes
processos de pós-colheita que geram mudanças
físicas, químicas e estruturais nos grãos.
O arroz é um produto agrícola que tem seu
valor de comercialização dependente da qualidade
física dos grãos verificada após o beneficiamento.
O percentual de grãos inteiros é o parâmetro de
maior importância para a indústria do arroz
(Marchezan, 1991). O conhecimento das
propriedades físicas e mecânicas dos produtos
agrícolas é de fundamental importância para uma
correta conservação e para o projeto,
dimensionamento, construção e operação dos
diversos equipamentos utilizados nas principais
operações de pós-colheita destes produtos (Afonso
Júnior, 2001; Silva & Corrêa, 2000). No caso
específico do arroz, equipamentos e operações,
quando mal dimensionados e realizadas, podem
gerar a quebra dos grãos e, conseqüentemente, uma
redução nos preços de comercialização. A fim de
minimizar os custos de produção para maior
competitividade e melhoria da qualidade do
produto processado, a determinação e o
conhecimento do comportamento das propriedades
dos grãos de arroz são os principais fatores a
contribuírem para o adequado desenvolvimento de
processos e simulações, que visem aperfeiçoar o
sistema produtivo dessa cultura.
Informações referentes à porosidade e à
massa específica, dentre outras características
físicas dos produtos agrícolas, são consideradas de
grande importância para estudos envolvendo
transferência de calor e massa e movimentação de
ar em massas granulares. Juntamente com o teor de
umidade, o volume, a massa específica e a
porosidade são parâmetros básicos para o estudo
das condições de secagem e armazenagem de
produtos
agrícolas
e,
conseqüentemente,
possibilitar a predição de perdas de qualidade do
material até o momento de sua comercialização.
A massa específica pode ser definida como a
razão entre a massa e o volume ocupado por
determinado produto. Este conceito aplicado à
massa e volume de apenas um grão determina a
massa específica real ou unitária. Já a aplicação do
conceito para uma determinada massa ou
quantidade de produto estabelece a definição da
característica massa específica aparente ou
granular (Pabis et al., 1998). Já a porosidade de
uma massa granular de acordo com Sasseron
(1980), é definida como a relação entre o volume
de espaços vazios ocupados pelo ar nos espaços
intergranulares e o volume total da massa de grãos.
A porosidade pode ser determinada por métodos
diretos, volume de líquido acrescentado à massa de
grãos, e por métodos indiretos, com o uso de
picnômetro de comparação ar.
Vários autores, ao longo dos anos, destacam
que o conhecimento de outras propriedades físicas,
como por exemplo, dos coeficientes de atrito
externo, ou seja, dos grãos contra a superfície dos
materiais de parede de equipamentos e silos, são
necessários e fundamentais para o projeto racional
e seguro de equipamentos de transporte,
processamento e armazenamento (Suthar & Das,
1996; Milani, 1993; Mohsenin, 1986; Lawton,
1980), visto que esta propriedade desempenha um
importante papel no comportamento de pressões e
fluxo em silos. O coeficiente de atrito é definido
pela relação entre a força de atrito (força que atua
como resistência ao movimento) e a força normal
sobre a superfície do material empregado na
construção da parede. Para os produtos biológicos,
segundo Mohsenin (1986), são considerados dois
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
tipos de coeficientes de atrito: o atrito estático,
determinado pela força que é capaz de vencer a
oposição ao movimento e o atrito dinâmico,
determinado pela força que se manifesta na
superfície de contato quando há movimento,
dependendo principalmente da natureza e do tipo
dos materiais em contato.
Os aparelhos apropriados para medir as
propriedades físicas e de fluxo dos produtos
armazenados são os de cisalhamento (Calil Jr.,,
1990), onde, entre estas propriedades, encontramse os coeficientes de atrito externo estático e
dinâmico. Jenike realizou um estudo muito
importante
para
a
determinação
dessas
propriedades, desenvolvendo uma metodologia e
um aparelho de cisalhamento apropriado para
produtos armazenados, a célula de carga de Jenike
ou Jenike Shear Cell como é conhecida
internacionalmente, sendo este um aparelho de
cisalhamento direto com movimento de translação,
o qual, desde então, tem sido usado por
pesquisadores em todo o mundo e adotado e
recomendado
pelas
principais
normas
internacionais (Milani, 1993; Calil Jr., 1990). Com
os parâmetros determinados por meio deste
equipamento, são possíveis a determinação e a
predição das pressões que ocorrerão na estrutura e,
principalmente, dos tipos de fluxo, o que é muito
importante no processamento e na expedição do
produto armazenado a granel.
Haaker (1990) relata em seu estudo que da
maioria dos aparelhos de avaliação de
cisalhamento, um dos mais utilizados é o de
Jenike, no qual as propriedades dos produtos são
medidas de acordo com um método bem descrito,
levando, em geral, a resultados seguros para
projetos de silos.
De acordo Satake e Yamashita citados por
Shitanda et al. (2002), o processamento e o
beneficiamento do arroz envolvem um número
muito grande de operações unitárias, durante as
quais os grãos ficam expostos a várias forças que
podem ser devido a impacto, cisalhamento e atrito,
principalmente, durante o seu descascamento e
beneficiamento. (Shitanda et al., 2002). Ojayi &
Clark (1997) afirmam que a magnitude do dano
causado, durante o processamento, depende das
propriedades físicas e mecânicas dos grãos. O
conhecimento das propriedades mecânicas dos
grãos de arroz, principalmente, da resistência do
grão a compressão, é importante para a análise e a
determinação da quebra e ou fissura dos mesmos
durante seu processamento (Wouters &
Baerdemaeker ,1988; Pomeranz & Webb, 1985).
Em vista do exposto, e, considerando a
escassez de dados na literatura científica específica
35
da área, objetivou-se, com este trabalho,
determinar a influência do beneficiamento dos
grãos de arroz nas propriedades físicas e mecânicas
de distintas variedades.
MATERIAL E MÉTODOS
Este trabalho foi desenvolvido no
Laboratório de Propriedades Físicas e Avaliação de
Qualidade de Produtos Agrícolas, localizado no
Centro
Nacional
de
Treinamento
em
Armazenagem - Centreinar, no campus da
Universidade Federal de Viçosa UFV, Viçosa MG.
Foram utilizados grãos inteiros de arroz tipo
longo fino, de três variedades: Confiança
(sequeiro), Urucúia e Jequitibá (irrigados) em três
níveis de beneficiamento, em casca, descascado
(integral) e polido, com teor de umidade de
aproximadamente 12% b.u., determinado pelo
método da estufa, 105 ± 3ºC, por 24 horas de
acordo com Brasil (1992). Os distintos graus de
beneficiamento foram obtidos por intermédio do
descascamento e brunimento dos grãos com casca
em uma máquina testadora de arroz , sendo este
equipamento padrão para teste de rendimento e
qualidade do produto.
A massa específica global ou aparente ( g)
foi determinada, utilizando-se uma balança de peso
hectolítrico da marca Dallemole, com capacidade
de um litro, em cinco repetições para cada
variedade e grau de beneficiamento.
A porosidade da massa granular de arroz das
três variedades foi determinada, para os grãos com
casca, descascados e polidos, pela média de cinco
repetições, utilizando um picnômetro de
comparação a ar construído no Departamento de
Engenharia Agrícola da Universidade Federal de
Viçosa, segundo processo descrito por Day, citado
por Moshenin (1986).
A determinação da massa específica unitária
ou real ( ) foi realizada, matematicamente, em
função da porosidade ( ) e da massa específica
global ( g) da massa de grãos de acordo com a
seguinte relação (Moshenin, 1986):
g
1
(1)
Os coeficientes de atrito externo ( ) estático
e dinâmico foram determinados em cinco
repetições com a utilização do equipamento de
cisalhamento de Jenike, internacionalmente por
Jenike Shear Cell , modelo TSG 70-140,
recomendado e adotado pelas principais normas
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
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internacionais de silos, entre elas a australiana,
européia e alemã. As determinações foram
realizadas de acordo com a metodologia descrita
por Milani (1993) e Jenike (1980). Para a
realização dos testes utilizou-se uma célula de
cisalhamento de alumínio de 70 cm2 e os materiais
de parede empregados nos testes foram: aço,
madeira e concreto.
Para medir o atrito, entre o produto e o
material da parede do silo, a base da célula de
cisalhamento, foi substituída por uma
placa
quadrada de cada material confeccionada com as
medidas de 150 x 150 mm de lado e 5 mm de
espessura. As forças de cisalhamento foram
medidas sob diferentes cargas normais de 0, 1, 2,
3, 4 e 5 kg.
O lugar geométrico da parede (IWYL) é a
reta obtida por regressão, unindo os pares dos
valores calculados de tensão normal ( w) e tensão
de cisalhamento ( w), formando com a horizontal
o ângulo de atrito com a parede ( w). O coeficiente
de atrito com a parede ( ) foi determinado
matematicamente pela seguinte equação:
'
tan w
(2)
Para cada carga normal, as tensões normais
( w) e de cisalhamento ( w) foram calculadas,
utilizando-se as seguintes equações:
Tensão normal ( w):
w
W wt
(W r
Wr
Wm)
Vr
(3)
Tensão de cisalhamento ( w):
w
A caracterização do material de parede foi
representada pela rugosidade média (Ra) das
superfícies, medidas com a utilização de um
rugosímetro digital, modelo SJ-201, em dez
repetições, na direção do deslocamento dos grãos.
A utilização do valor da rugosidade média, deve-se
ao fato de ser o parâmetro tradicional para
representar a rugosidade de superfícies.
A determinação da resistência à compressão
foi realizada através de ensaios de compressão
uniaxial, segundo metodologia descrita no ASAE
Standards (2000), individualmente, em amostra de
30 grãos de cada variedade e nível de
beneficiamento. Os grãos foram comprimidos em
sua posição natural de repouso, utilizando-se uma
máquina universal de teste, modelo TA-HDi
Texture Analyser, conjugada a um computador. A
compressão do produto foi realizada com uma
velocidade constante de aproximação de 0,14
mm.s-1, conforme Shitanda et al. (2002). O
comportamento dos grãos foi analisado por meio
do software Texture Analiser, cuja interface
gráfica permitiu obter os pontos referentes ao
colapso dos grãos e suas respectivas forças, através
de gráficos da curva de força-deformação.
Os resultados obtidos para as variáveis
estudadas foram submetidos à análise de variância,
seguindo
um
delineamento
inteiramente
casualizado, utilizando um esquema fatorial 3 x 3
(três variedades e três graus de beneficiamento)
com cinco repetições para as propriedades físicas e
trinta para a compressão, para cada tratamento. As
médias foram comparadas pelo teste de Tukey, ao
nível de 5% de probabilidade.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
sw
* g
A
(4)
em que,
Wwt
=
peso total da amostra incluindo anel de
cisalhamento, tampa e produto armazenado,
kg;
peso da amostra de material da parede, kg;
Wm
=
Ww
=
Sw
=
carga sobre o pendural de pesos do teste de
atrito, kg;
força de cisalhamento registrada, kg;
Vr
=
Volume do anel de cisalhamento, m3;
A
=
área da secção transversal da célula, m2;
G
=
constante gravitacional, m.s-2;
Wr
=
peso do anel de cisalhamento, kg; e
WL
=
peso da tampa de cisalhamento, kg.
Os valores médios das propriedades físicas,
massa específica real, massa específica aparente e
porosidade dos grãos de arroz para os fatores
estudados, variedade e nível de beneficiamento,
encontram-se no na Tabela 1. Nesta tabela pode-se
observar que, tanto massa específica aparente
quanto para a porosidade, para, praticamente, as 3
variedades, diferem significativamente entre si,
para cada nível de beneficiamento. Não se observa
este resultado para a massa específica real.
No caso da porosidade, esta diminui com o
beneficiamento, ou seja, com a retirada da casca e
do polimento do grão integral (descascado). O que
se deve, possivelmente, `a característica pilosa da
casca do arroz, permitindo um maior índice de
vazios na massa de grãos, enquanto que, com o
beneficiamento,
o
volume
de
espaços
intergranulares diminui, diminuindo conseqüentemente a porosidade da massa. Com relação às
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
variedades, não foram observadas diferenças
significativas para esta propriedade, para os grãos
de arroz integral, apresentando somente diferença
significativa entre as variedades Urucúia e
Jequitibá para os grãos com casca e grãos polidos.
Os valores da porosidade determinados para os
grãos de arroz em casca, neste experimento, foram
37
superiores aos encontrados por Brooker citado por
Silva & Corrêa (2000) e por Wratten et al. (1969),
que encontram valores de, aproximadamente, 60%
para grãos com teor de umidade de 12% b.u., o que
se deve, possivelmente, à utilização de variedades
diferentes das utilizadas neste experimento.
Tabela 1. Valores médios da porosidade e massas específicas aparente e real dos grãos de arroz com casca,
integral e polido de três variedades.
Nível de
Beneficiamento
Casca
Integral
Polido
Casca
Integral
Polido
Casca
Integral
Polido
Urucúia
Variedade
Confiança
65,64 A a
49,79 A b
47,04 B c
Massa Específica Aparente (kg.m-3)
518,06 B c
779,65 A b
795,22 B a
Porosidade (%)
64,69 AB a
49,89 A b
47,83 AB c
1481,79 B a
1522,47 A a
1520,18 A a
Massa Específica Real (kg.m-3)
1468,13 B b
1557,41 A a
1524,36 A a
508,98 C c
764,42 B b
805,12 A a
Jequitibá
CV
(%)
0,35
548,47 A c
754,28 C b
780,53 C a
1,52
64,02 B a
49,12 A b
48,87 A b
1,58
1524,73 A a
1532,51 A a
1526,83 A a
Para cada teste realizado, as médias seguidas pela mesma letra maiúscula nas linhas e minúsculas nas colunas, não diferem
estatisticamente a nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.
A massa específica aparente apresentou
diferença significativa entre as variedades
estudadas em todos os níveis de beneficiamento,
devida, possivelmente, às características físicas
intrínsecas de cada uma delas. Esta propriedade
aumentou com o beneficiamento, possivelmente
devido à redução de volume dos grãos pela retirada
da casca e pelo polimento que eles sofrem, sendo
esta redução de volume superior à redução de
massa deles, considerando que o material retirado
em cada operação unitária é de menor massa
específica. De acordo com Webb citado por
Brooker et al. (1992), a massa específica aparente
dos grãos de arroz longo varia de 541-579 kg.m-3;
Wratten et al. (1969) encontraram valores para esta
propriedade de aproximadamente 582 kg.m-3 para
grãos longos com teor de umidade de 12% b.u., e
para este mesmo tipo de grão e teor de umidade,
Brooker et al. (1992) informa que a massa
específica aparente está em torno de 586 kg.m-3,
sendo estes valores superiores aos encontrados
para as variedades analisadas, no presente
experimento. Assim como, para a porosidade, a
diferença encontrada entre os valores da massa
específica aparente, deve-se possivelmente, às
diferentes variedades e tipos de arroz empregados
nos testes.
No caso da massa específica real, esta,
praticamente,
não
apresentou
diferença
significativa entre as variedades, exceção feita aos
grãos de arroz com casca, onde a variedade
Jequitibá foi superior as outras duas (Urucúia e
Confiança) que não diferiram, significativamente,
entre si. Os valores encontrados, nesta pesquisa,
foram superiores ao determinados por Wratten
(1969), que, trabalhando com grãos longo da
variedade Bluebonnet com teor de umidade de
12% encontrou para esta propriedade valores de
1384 kg.m-3.
De acordo com Baudet (1998), a casca dos
grãos de arroz possui, um papel protetor, durante o
armazenamento, e esta estruturalmente separada da
cariopse, fato que permite a sua retirada, facilmente, durante o beneficiamento. Nos grãos secos,
fica um espaço interno maior, ocupado por ar entre
a casca e a cariopse, por isso que os grãos com
casca apresentam menor massa específica do que
aqueles descascados. Com os resultados obtidos,
podemos verificar de forma geral, na Tabela 1, esta
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
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tendência de aumento das massas específicas
aparente e real com o processo de beneficiamento.
Através dos resultados obtidos, pode-se
calcular que o descascamento e o polimento do
arroz gera um aumento médio de aproximadamente
46% e 4%, respectivamente, na massa específica
aparente, sendo toda a operação de beneficiamento
responsável por um aumento médio de 51% desta
propriedade. No caso da porosidade, ocorre uma
diminuição de 23% e 3%, respectivamente, no
descascamento e polimento dos grãos de arroz,
sendo, 26% a diminuição total desta propriedade
durante todo o beneficiamento.
Nas Tabelas 2 e 3 encontram-se, respectivamente, os valores médios dos coeficientes de
atrito externo estático e dinâmico dos grãos de
arroz para as diferentes variedades e níveis de
beneficiamento em cada material de parede.
Tabela 2. Valores médios dos coeficientes de atrito estático dos grãos de arroz com casca, integral e polido
de três variedades em cada material de parede
Nível de
Beneficiamento
Urucúia
Casca
Integral
Polido
0,4112 A a
0,2857 C b
0,2249 C c
Casca
Integral
Polido
0,2270 A a
0,1755 B b
0,1365 B c
Casca
Integral
Polido
0,3894 A a
0,2571 C b
0,2316 B c
Variedade
Confiança
Coeficiente de Atrito Estático na Madeira
0,3537 C a
0,3107 B b
0,2305 B c
Coeficiente de Atrito Estático no Aço
0,1732 C a
0,1578 C b
0,1419 B c
Coeficiente de Atrito Estático no Concreto
0,3430 C a
0,2777 B b
0,2283 B c
Jequitibá
CV
(%)
1,72
0,3748 B a
0,3190 A b
0,2447 A c
4,12
0,2123 B a
0,1921 A b
0,1547 A c
1,78
0,3544 B a
0,3327 A b
0,2445 A c
Para cada teste realizado, as médias seguidas pela mesma letra maiúscula nas linhas e minúsculas nas colunas, não diferem
estatisticamente a nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.
Tabela 3. Valores médios dos coeficientes de atrito dinâmico dos grãos de arroz com casca, integral e polido
de três variedades em cada material de parede
Nível de
Beneficiamento
Urucúia
Casca
Integral
Polido
0,4049 A a
0,2359 B b
0,1941 B c
Casca
Integral
Polido
0,1610 A a
0,1088 B b
0,0987 B c
Casca
Integral
Polido
0,3092 A a
0,2224 C b
0,2151 B c
Variedade
Confiança
Coeficiente de Atrito Dinâmico na Madeira
0,3334 C a
0,2570 A b
0,1994 B c
Coeficiente de Atrito Dinâmico no Aço
0,1210 B a
0,1101 B b
0,1031 AB c
Coeficiente de Atrito Dinâmico no Concreto
0,2912 B a
0,2337 B b
0,2035 C c
Jequitibá
CV
(%)
1,52
0,3635 B a
0,2572 A b
0,2074 A c
2,59
0,1655 A a
0,1179 A b
0,1070 A c
2,46
0,3070 A a
0,2761 A b
0,2299 A c
Para cada teste realizado, as médias seguidas pela mesma letra maiúscula nas linhas e minúsculas nas colunas, não diferem
estatisticamente a nível de 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey.
Pode-se verificar, nas Tabelas 2 e 3, que,
tanto o coeficiente de atrito estático, como o
dinâmico, diminuíram com o beneficiamento,
independentemente, do material de parede e
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
variedade, apresentando diferença significativa
entre os grãos com casca, integral e polido, o que
confirma o efeito do descascamento e brunimento
nestas propriedades do arroz. Em todas as
variedades e materiais de parede, os coeficientes de
atrito diminuíram, significativamente, com o nível
de beneficiamento dos grãos, sendo que os grãos
polidos apresentaram os menores valores de
coeficiente de atrito. Este fato já era esperado,
considerando que o processo de polimento a que os
grãos são submetidos, resulta em uma superfície
mais lisa, concordando com Mohsenin (1986), o
qual afirma que o atrito e, conseqüentemente, seus
coeficientes, são afetados, principalmente, pela
natureza e pelo tipo das superfícies em contato.
Quanto às variedades, observa-se, na Tabela 2,
que, para os grãos de arroz em casca, elas diferem,
significativamente, entre si, independentemente, do
material de parede, sendo os maiores coeficientes
de atrito estático obtidos pela variedade Urucúia e
os menores pela Confiança. Já para o grão integral
e
grão polido, em praticamente todos os
tratamentos, a variedade Jequitibá é responsável
pelos maiores coeficientes, diferindo, significativamente, das outras duas variedades, as quais não
diferem entre si, exceção feita para a superfície de
madeira onde todas diferem, significativamente,
entre si, sendo os coeficientes gerados pela
variedade Urucúia os menores e os da variedade
Jequitibá, os maiores.
Para os coeficientes de atrito dinâmico, pode
verificar-se, na Tabela 3, que as variedades
Confiança e Urucúia, praticamente não diferem
entre si para os grãos de arroz integral e polido,
sendo os maiores coeficientes obtidos pela
variedade Jequitibá. Já para os grãos com casca, na
superfície de madeira, as variedades diferem,
significativamente, entre si, independentemente, do
material de parede, sendo os maiores coeficientes
de atrito estático obtidos pela variedade Urucúia e
os menores pela Confiança. Nas demais
superfícies, as variedades Urucúia e Jequitibá não
diferem, significativamente, entre si, gerando os
maiores coeficientes de atrito dinâmico.
A retirada da casca gerou uma diminuição
média de aproximadamente 18% nos valores do
coeficiente de atrito estático e de 25% do atrito
dinâmico dos grãos de arroz, enquanto que o
polimento do grão integral promoveu uma
diminuição de 13% no coeficiente dinâmico e 20%
no estático. Os coeficientes de atrito estático e
dinâmico dos grãos polidos diminuíram
aproximadamente 34% quando comparados com
os valores para os grãos em casca.
39
Benedetti (1987), trabalhando com arroz em
casca com teor de umidade de 11,4%, nas
superfícies de madeira, concreto e aço, encontrou,
respectivamente, os seguintes coeficientes de atrito
estático: 0,364; 0,533 e 0,221. Para estas mesmas
superfícies, Brooker et al. citado por Fontana
(1986), determina uma faixa de valores para os
coeficientes de atrito, sendo de 0,40 a 0,45; 0,45 a
0,60 e 0,40 a 0,50, para a superfície de madeira,
concreto e aço, respectivamente. Os coeficientes de
atrito estático determinados, neste experimento,
foram semelhantes ao encontrados por Benedetti
(1987) para as superfícies de aço e madeira, e
inferiores para a de concreto, o mesmo ocorrendo
quando estes coeficientes são comparados com as
faixas apresentadas por Fontana (1986). A
diferença nos valores possivelmente deve-se ao
fato da superfície dos materiais empregados
apresentarem rugosidades diferentes ou devido à
metodologia e equipamentos utilizados nas
determinações destas propriedades. Nota-se
portanto que para permitir a comparação entre
resultados de diferentes pesquisas é fundamental
que as superfícies dos materiais de parede sejam
caracterizados, pelo menos pela determinação de
sua rugosidade média.
A fim de permitir futuras comparações, as
rugosidades médias (Ra) das superfícies dos
materiais de parede empregados neste estudo
foram de 0,64; 3,22 e 3,56 m para o aço, concreto
e madeira, respectivamente. A rugosidade média
da superfície de vidro liso foi de 0,02 m, sendo o
vidro considerado um material polido ou muito
liso .
Na Tabela 4, são apresentados os valores
médios das forças de colapso e ruptura dos grãos
de arroz das distintas variedades para os diferentes
níveis de beneficiamento.
Observa-se, na Tabela 4, que não existe
diferença significativa da força de colapso para os
grãos das distintas variedades estudadas, sendo
este resultado semelhante ao encontrado por
Shitanda et al. (2002) trabalhando com grãos de
arroz com casca das variedades Akitakomachi,
Delta e L201. A força necessária para promover a
ruptura dos grãos foi diferente significativamente
para cada nível de beneficiamento do arroz de
todas as variedades, sendo maior para o arroz com
casca e menor para o polido, resultado este já
observado por Lu e Siebenmorgen (1995) ao
trabalharem com as variedades de arroz Lemont e
Tebonnet. Isto possivelmente ocorre devido à
proteção oferecida pela casca e a película de
recobrimento do grão integral, o que justifica o
fato das etapas do beneficiamento, descascamento
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Efeito do beneficiamento nas propriedades físicas e mecânicas dos grãos de arroz....., Silva et al.
e brunimento, serem as principais responsáveis
pela ruptura dos grãos.
Tabela 4. Valores médios da força de ruptura por compressão dos grãos de arroz com casca, integral e
polido das três variedades.
Nível de
Beneficiamento
Casca
Integral
Polido
CV = 10,38 %
Variedade
Confiança
Força (N)
99,00 a A
77,45 a B
70,34 a C
d.m.s. = 2,94
Urucúia
101,18 a A
77,30 a B
70,63 a C
Jequitibá
98,10 a A
75,46 a B
67,37 a C
Médias com a mesma letra maiúscula e minúscula na coluna e na linha, respectivamente, não diferem entre si a 5% de probabilidade
pelo teste de Tukey.
CONCLUSÕES
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Pode-se concluir com os resultados obtidos
neste experimento que:
Afonso Júnior, P.C. Aspectos físicos, fisiológicos
e de qualidade do café em função da secagem
e do armazenamento. 2001. 351 p. Tese
(Doutorado em Engenharia Agrícola)
Departamento de Engenahria Agrícola,
Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.
a massa específica aparente de todas as
variedades aumenta com o beneficiamento
dos grãos de arroz, podendo este aumento ser
de até 51% e as variedades diferem
estatisticamente entre si;
a massa específica real, de forma geral, não
sofre a influência do beneficiamento e das
variedades;
a porosidade da massa de grãos de arroz
sofre influência do beneficiamento, sendo
maior para os grãos em casca e menor para
os polidos, sendo está diferença de até 26%;
os coeficientes de atrito externo estático e
dinâmico diminuem com o beneficiamento
em todos os materiais de parede e
variedades, sendo que o coeficiente de atrito
estático tem maior influência da variedade
do que o coeficiente dinâmico;
os maiores coeficientes de atrito são
oriundos do atrito com a superfície de
madeira e os menores com a de aço e a força
de compressão necessária para promover o
colapso dos grãos de arroz é afetada
significativamente com o beneficiamento,
não sofrendo influência da variedade do
produto.
AGRADECIMENTOS
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FINEP/RECOPE pelo auxílio financeiro.
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