17
Curva de secagem de frutos de mamona
Jacson Zuchi1
RESUMO - O conhecimento da curva de secagem de produtos agrícolas, especialmente, de
frutos e sementes é útil para compreender o comportamento dos mesmos durante a secagem. O
objetivo deste trabalho foi verificar a curva de dessorção de sementes de mamona em função da
temperatura de secagem. Foram utilizados frutos de duas cultivares de mamona IAC 80 e BRS 188
Paraguaçu, cujos cachos foram colhidos de forma manual, quando 70% dos frutos se encontravam
secos. Os frutos foram desengaçados dos cachos e determinou-se a teor de água. Foram utilizadas
quatro temperaturas de secagem: 40 ºC, 60 ºC, 80 ºC e 100 ºC. Em cada uma dessas analisou-se o
desempenho da dessorção de duas amostras de 300g de frutos de mamona, em altura de camada de
5cm. Nas temperaturas de 40 ºC e 60 ºC a taxa de secagem é maior em frutos da cultivar IAC 80
que na BRS 188 Paraguaçu, mas nas temperaturas de 80 e 100 ºC é similar.
Termos para indexação: Ricinus communis L., dessorção, camada.
Introdução
As operações de pós-colheita e pré-beneficiamento de
sementes são etapas importantes para o sistema produtivo,
pois preservam as características originais dos produtos e os
preparam para um armazenamento (Lacerda Filho, 1998).
O desenvolvimento e otimização de secadores e sistemas de
secagem requerem o estudo das propriedades físicas de cada
produto, incluindo as curvas de secagem (Corrêa et al., 2001).
Em projetos que envolvam o desenvolvimento e/ou
aperfeiçoamento de equipamentos para secagem de grãos,
é de fundamental importância a simulação e a obtenção de
informações teóricas a respeito do comportamento de cada
produto durante a remoção da água (Berbert et al., 1995).
A utilização de equações semi-empíricas, para representar
a cinética de secagem de grãos visa buscar uma forma de
representar o comportamento da secagem que se ajuste melhor
aos dados experimentais (Barrozo et al., 1998). A utilização
de modelos matemáticos para simular operações de secagem
auxilia técnicos na elaboração de projetos, desenvolvimento,
avaliação e otimização de secadores (Palacin et al., 2005).
A taxa de secagem pode ser acelerada com o aumento
da temperatura do ar de secagem e/ou com o aumento do
fluxo de ar que passa pelo produto por unidade de tempo.
A quantidade de ar utilizada para a secagem depende de
vários fatores. Entre eles: a umidade inicial do produto e a
espessura da camada (Gouveia et al., 2003).
Engenheiro Agrônomo, DSc. em Fitotecnia, Pesquisador em Fitotecnia (Plantas
de Lavoura) da Fepagro Nordeste, e-mail: [email protected].
1
Informativo
ABRATES
A atual atenção despendida à cultura da mamona,
como propulsora do programa brasileiro de biodiesel, gera
a necessidade de pesquisas tecnológicas para uma maior
agilidade da cadeia produtiva. Deste modo, a secagem
artificial de sementes de mamona constitui-se uma
ferramenta importante para o rápido fornecimento destas
para os produtores, bem como para a obtenção de sementes
de melhor qualidade fisiológica, proporcionada pela
antecipação da colheita.
Uma das etapas a ser otimizada na produção de
mamona para biodiesel é a secagem dos frutos. Este
processo é comumente conduzido em terreiros cimentados
ou de alvenaria, em camadas finas de 5 a 10 centímetros de
espessura por um período de 4 a 15 dias, dependendo da
região (Silva et al., 2007). Ou seja, o processo de secagem
torna-se bastante demorado. São raros na literatura trabalhos
sobre a secagem de frutos de mamona. Oliveira et al. (2004)
trabalharam com secagem de mamona, cultivar Al Guarany
2002, a 50 ºC, e a curva de secagem obtida foi até o período
de cinco horas. Goneli (2008) trabalhou com a mesma
cultivar e estudou a cinética de secagem dessas sementes,
bem como o ajuste de modelos matemáticos as curvas de
secagem e equações para o cálculo da umidade de equilíbrio.
Corrêa et al. (2007a) trabalharam com a cultivar IAC 80 e
obtiveram a curva de secagem para a temperatura de 60 ºC.
O objetivo deste trabalho foi verificar a dessorção de
sementes de mamona em função da temperatura de secagem.
Endereço: BR 285, Km 05, Caixa Postal: 20, CEP.: 95200-000, Vacaria, RS.
vol.22, nº.1, 2012
18
Material e Métodos
Os frutos de mamona (Ricinus communis L.) utilizados
foram das cultivares IAC 80 e BRS 188 Paraguaçu, ambas
de porte alto e semi-deiscentes, produzidos na estação sede
de pesquisa da Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS). Os
racemos foram colhidos de forma manual, com auxílio de
tesoura de poda, quando 70% dos frutos se encontravam secos,
conforme sugerido em Silva et al. (2007). Foram utilizados
somente frutos provindos da segunda floração, que após colhidos
foram encaminhados ao Laboratório de Tecnologia de Grãos, da
Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel, Universidade Federal
de Pelotas, onde se efetuou o desengaçamento dos frutos e a
determinação do teor de água desses, pelo método de estufa à
105 ºC ± 2 por 24 horas (Brasil, 2009).
Foram utilizadas quatro temperaturas de secagem: 40 ºC,
60 ºC, 80 ºC e 100 ºC e fluxo de ar continuo. Acompanhou-se
a redução do teor de água de duas amostras de 300 g de frutos
de mamona, para cada temperatura de secagem. A secagem
foi realizada em secador estacionário, dotado de gavetas
removíveis, com 20 cm de largura e 20 cm de comprimento,
dentro das quais os frutos foram acomodados sobre cestas
de plástico perfuradas para circulação do ar de secagem. A
camada de frutos para secagem em cada cesta foi de 5 cm.
O controle da massa foi realizado em intervalos regulares
de 15 minutos durante a secagem, pela pesagem dos frutos em
balança de precisão com três casas decimais. Após cada secagem,
o teor de água dos frutos de cada amostra foi determinado em
estufa à 105 ºC ± 2 por 24 horas (Brasil, 2009). Em intervalos
de 30 minutos, aferiam-se as condições psicrométricas do ar
de secagem, na entrada e na saída do secador, pela medição da
temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de bulbo úmido
(TBU) e umidade relativa do ar (UR) com psicrômetro e no
interior do secador aferia-se somente a TBS com termômetro
de mercúrio. A secagem foi conduzida até que a perda de massa
dos frutos se estabilizasse.
Tabela 1. Condições psicrométricas (CP), temperatura de bulbo seco (TBS), temperatura de bulbo úmido (TBU) e umidade
relativa (UR) do ar ambiente durante a secagem, medidas em três momentos, na entrada e na saída do secador, com
as diferentes temperaturas.
Temperatura
Posição
Entrada
Saída
CP
TBS
TBU
UR
TBS
TBU
UR
1h
27,0
23,8
75,0
33,2
26,5
56,0
40 ºC
3h
27,4
25,0
77,0
36,0
27,9
51,0
5h
27,2
24,0
73,5
36,0
27,2
50,0
0,5 h
24,9
20,2
62,0
35,7
26,6
47,5
60 ºC
1,5 h
25,0
20,2
61,0
35,2
26,2
47,0
Os dados de umidade dos frutos foram calculados na
base seca. A umidade de equilíbrio das sementes de mamona,
para cada condição de secagem, foi calculada pela equação
de Halsey Modificada, Me = [exp (a-bT) / - ln (UR)]1/c,
utilizando os coeficientes a, b e c de dessorção de grãos de
mamona indicados por Goneli (2008), 0,000478, 0,0140,
2,3129, respectivamente, e a equação do Modelo de Page
com os valores de k e n, também sugeridos por este autor,
0,5078 e 0,6730, respectivamente.
Resultados e Discussão
Houve diferença de taxa de secagem dos frutos entre
as cultivares na temperatura 40 ºC. Com uma hora de
Informativo
ABRATES
2,5 h
25,0
20,0
58,0
33,9
25,2
46,0
0,5 h
24,0
20,5
74,0
52,0
35,2
<50
80 ºC
1,5 h
24,5
21,2
75,0
>50
36,4
<50
2,5 h
24,5
21,2
75,0
>50
36,9
<50
0,5 h
27,5
23,0
70,0
>50
41,5
<53
100 ºC
1,5 h
26,9
24,5
70,0
>50
39,8
<50
2,5 h
27,2
22,7
71,5
>50
40,2
<50
secagem, a razão de umidade dos frutos da cultivar IAC 80
foi aproximadamente 0,45, enquanto na cultivar BRS 188
Paraguaçu foi 0,65. Os frutos da cultivar IAC 80 precisou
de 1,25 horas de secagem para atingir a razão de umidade
0,4, enquanto o BRS 188 Paraguaçu necessitou 3,5 horas
(Figura 1). Provavelmente, as sementes da cultivar IAC
80, por serem menores, permitam maior velocidade de
secagem. A equação do Modelo de Page se ajustou as
curvas de secagem dos frutos das cultivares, porém esse
ajuste foi melhor para a cultivar IAC 80 (Figura 1).
No entanto, Corrêa et al. (2007a), trabalhando com a
cultivar IAC 80 e com temperatura de ar 60 ºC, precisaram
de 11 horas de secagem para que os frutos de mamona
atingissem a umidade adequada para debulha.
vol.22, nº.1, 2012
19
BRS 188 Paraguaçu
Razão de umidade
Razão de umidade
BRS 188 Paraguaçu
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
1
2
3
4
5
6
1
2
3
Razão de umidade
1
1,5
2
2,5
3
3,5
IAC 80
Razão de umidade
0
0,5
IAC 80
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
Tempo (horas)
Tempo (horas)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
4
5
6
Tempo (horas)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Tempo (horas)
Figura 1. Curva de secagem de frutos de mamona a 40 ºC,
em função do tempo, em duas cultivares, BRS 188
Paraguaçu e IAC 80. ■ Dados experimentais ▬
Modelo de Page.
Figura 2. Curva de secagem de frutos de mamona a 60 ºC,
em função do tempo, em duas cultivares, BRS 188
Paraguaçu e IAC 80. ■ Dados experimentais ▬
Modelo de Page.
Comportamento similar foi observado na temperatura
60 ºC, pois os frutos da cultivar IAC 80 com uma hora de
secagem atingiu a razão de umidade 0,4. Os frutos da cultivar
BRS 188 Paraguaçu se aproximaram deste valor apenas no final
da secagem (três horas), quando, então os frutos da cultivar IAC
80 apresentava razão de umidade 0,2 (Figura 2). A equação
do Modelo de Page se ajustou as curvas de secagem das
cultivares para esta temperatura e, novamente, esse ajuste foi
melhor para a cultivar IAC 80 (Figura 2).
A secagem das sementes de mamona a 60 ºC reduziu
2,5 horas o tempo de secagem, em relação à secagem
a 40 ºC. Esta economia de tempo é interessante, tanto
do ponto de vista econômico como técnico, pois se trata
de uma temperatura mediana para secagem de grãos,
que provavelmente não afetaria a qualidade do óleo das
sementes.Observou-se que com o aumento da temperatura
do ar de secagem ocorreu maior taxa de remoção de água
dos frutos de mamona, o que também já foi observado em
outros produtos agrícolas, por Corrêa et al. (2007b), em
feijão e por Martinazzo et al (2007), por capim limão.
Na secagem de 80 ºC, os frutos das cultivares
apresentaram razão de umidade bastante similar ao longo
do tempo, sendo que a cultivar BRS 188 Paraguaçu teve
maior taxa de secagem nesta temperatura, em ralação as
anteriores. Por outro lado, os frutos da cultivar IAC 80,
que na secagem a 60 ºC atingira a razão de umidade 0,4
com uma hora, na secagem a 80 ºC alcançou este valor
com 1,75 horas (Figura 2).
As curvas de secagem a 80 ºC e 100 ºC foram muito
similares entre as cultivares, entretanto, a taxa de secagem
da cultivar BRS 188 Paraguaçu nos primeiros 30 minutos
foi maior na temperatura 100 ºC que na de 80 ºC. A razão
de umidade na temperatura 100 ºC naquele momento foi
inferior a 0,6, enquanto que a 80 ºC foi superior (Figura 3).
Isto, provavelmente, é devido à menor umidade relativa do
ar proporcionada pela temperatura de 100 ºC. A secagem a
100 ºC reduziu o tempo de secagem em 0,75 horas. Isto é
prejudicial para a qualidade das sementes, pois essa rápida
secagem além de promover danos internos na estrutura da
semente, desnatura as proteínas (Marcos Filho, 2005).
O Modelo de Page ajustou-se as curvas de secagem
a 100 ºC, porém foi melhor para a cultivar BRS 188
Paraguaçu (Figura 4). O ajuste do Modelo de Page as curvas
de secagem de mamona deste experimento revelaram um
fato aparentemente contraditório. O ajuste deste modelo
foi melhor para a cultivar IAC 80 nas temperaturas de
secagem 40 ºC e 60 ºC, porém para a secagem a 100 ºC foi
melhor para a cultivar BRS 188 Paraguaçu.
Informativo
ABRATES
vol.22, nº.1, 2012
20
BRS 188 Paraguaçu
Razão de umidade
Razão de umidade
BRS 188 Paraguaçu
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
Tempo (horas)
0
0,5
1
1,5
0,5
2,5
3
Tempo (horas)
1,5
2
IAC 80
2
1
Tempo (horas)
Razão de umidade
Razão de umidade
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
IAC 80
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0,5
1
1,5
2
Tempo (horas)
Figura 3. Curva de secagem de frutos de mamona a 80 ºC,
em função do tempo, em duas cultivares, BRS 188
Paraguaçu e IAC 80. ■ Dados experimentais ▬
Modelo de Page.
Figura 4. Curva de secagem de frutos de mamona a 100 ºC,
em função do tempo, em duas cultivares, BRS 188
Paraguaçu e IAC 80. ■ Dados experimentais ▬
Modelo de Page.
Conclusões
BIODIESEL, 2., 2007, Brasília, DF. Anais... Brasília, DF: MCT/ABIPTI, 2007a.
Nas temperaturas de 40 ºC e 60 ºC a taxa de secagem
é maior em frutos da cultivar IAC 80 que na BRS 188
Paraguaçu, mas nas temperaturas de 80 ºC e 100 ºC é similar.
O Modelo de Page se ajusta adequadamente as curvas de
secagem de frutos de mamona.
Referências
BARROZO, M.A.S.; SARTORI, D.J.M.; FREIRE, J.T. Transferência de
calor e massa em leito deslizante e escoamentos cruzados. Secagem de
sementes de soja. In: FREIRE, J.T.; SILVEIRA, A.M. da. Tópicos especiais
em sistemas particulados. São Carlos: UFSCar, 1998, cap.4, p.119-159.
CORRÊA, P.C.; RESENDE, O.; GONELI, A.L.D.; BOTELHO, F.M.
Modelagem matemática para a descrição do processo de secagem do feijão
(Phaseolus vulgaris L.) em camadas delgadas. Engenharia Agrícola, v.27,
p.501-510, 2007b. http://www.scielo.br/pdf/eagri/v27n2/a20v27n2.pdf
CORRÊA, P.C.; MACHADO, P.F.; ANDRADE, E.T. de. Cinética de
secagem e qualidade de grãos de milho-pipoca. Ciência e Agrotecnologia,
v.25, n.1, p.134-142, 2001.
Goneli, A.L.D. Variação das propriedades físico-mecânicas e da
qualidade da mamona (Ricinus communis L.) durante a secagem e o
armazenamento. 2008. 186 f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola ) –
Universidade Federal de Viçosa, 2008.
Berbert, P.A.; Queiroz, D.M.; Silva, J.S.; Pinheiro Filho J.B.
Simulation of coffee drying in a fixed bed with periodic airflow reversal.
Journal of Agricultural Engineering Research, v.60, p.67-173, 1995.
Gouveia, J.P.G. de.; Almeida, F.A.C.; Farias, E.S.; Silva, M.M.
da.; Chaves, M.C.V.; Reis, L.S. Determinação das curvas de secagem de
frutos de cajá. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, n.1, p.65-68,
2003. http://www.deag.ufcg.edu.br/rbpa/rev5e/Art5e7.pdf
BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para
análise de sementes. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento.
Secretaria de Defesa Agropecuária. Brasília: MAPA/ACS, 2009. 395p.
http://www.agricultura.gov.br/arq_editor/file/Laborat%C3%B3rio/
Sementes/Regras%20para%20Analise%20de%20Sementes.pdf
LACERDA FILHO, A.F. de. Avaliação de uma unidade de beneficiamento
de sementes de milho (Zea mays L.). 1998. 215f. Dissertação (Doutorado
em Agrícola/Armazenamento)-Faculdade de Engenharia Agrícola,
Universidade Estadual Paulista. http://www.sop.eng.br/pdfs/2faa1b46418
bacd51975a04d51502298.pdf
Corrêa, J.L.G.; Nascimento, F.R.; Castro Neto, P.; Fraga, A.C.
Cinética de secagem de frutos de mamona (Ricinus communis L.) variedade
IAC 80. In: CONGRESSO DE REDE BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DE
Informativo
ABRATES
MARCOS FILHO, J. Fisiologia de sementes de plantas cultivadas.
Piracicaba: FEALQ, 2005. 495p.
MARTINAZZO, A.P.; CORRÊA, P.C.; RESENDE, O.; MELO, E.C.
vol.22, nº.1, 2012
21
Análise e descrição matemática da cinética de secagem de folhas de capimlimão. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.11, p.301306, 2007. http://www.scielo.br/pdf/rbeaa/v11n3/a09v11n3.pdf
OLIVEIRA, J.D.S., RIBEIRO, L.F.C., COSTA, H.T.V., SOUSA, F.F.
Curva de secagem da mamona (Ricinus communis L). CONGRESSO
BRASILEIRO DE PLANTAS OLEAGINOSAS, ÓLEOS VEGETAIS E
BIODÍESEL, 1., 2004, Varginha, Anais... Lavras, UFLA, 2004. p.15-17.
Informativo
ABRATES
Palacin, J.J.F.; Lacerda Filho, A.F. de.; Cecon, P.R.; Montes,
E.J. Determinação das curvas de secagem de milho nas espigas (Zea mays
L.). Engenharia na Agricultura, v.13, n.4, p.300-313, 2005. http://www.
ufv.br/dea/reveng/arquivos/Vol13/v13n4p308-322.pdf
SILVA, O.R.R.F., NÓBREGA, M.B.M., GONDIM, T.M.S. Cultivo da
Mamona. Embrapa Algodão. 2007. http://mamona.agriculture.com.br/
colheita.php.
vol.22, nº.1, 2012