Revista Ciência Agronômica (Sep 2013)
Modelagem matemática das curvas de secagem e coeficiente de difusão de grãos de feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) Mathematical modeling of the drying curves and diffusion coefficient of cowpea grains (Vigna unguiculata (L.) Walp.)
Abstract
Neste trabalho objetivou-se estudar a cinética de secagem do feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.), ajustar diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais em função do teor de água e, determinar o coeficiente de difusão e a energia de ativação dos grãos durante a secagem. Os grãos de feijão-caupi foram submetidos à secagem sob as temperaturas de 25; 35; 45 e 55 ± 1 ºC em secador experimental até o teor de água de aproximadamente 13% b.s. Realizou-se uma análise de regressão não linear para o ajuste de 12 modelos matemáticos aos dados experimentais de secagem. O coeficiente de difusão efetivo foi obtido por meio do ajuste do modelo matemático da difusão líquida. A variação do coeficiente de difusão de acordo com a temperatura de secagem foi analisada pelo modelo de Arrhenius, o qual permitiu a determinação da energia de ativação. O modelo de Henderson e Pabis Modificada foi o que melhor representou o processo de secagem do feijão-caupi. O coeficiente de difusão apresentou valores entre 8,84 x 10-8 e 20,17 x 10-8 m² s-1. A relação do coeficiente de difusão com a temperatura de secagem pode ser descrita pela equação de Arrhenius, apresentando uma energia de ativação de 27,16 kJ mol-1.This work aimed to study the drying kinetics of the cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.), adjust different mathematical models to the experimental values as a function of water content, and determine the diffusion coefficient and the activation energy of the grains during drying. The cowpea grains were dried at temperatures of 25; 35; 45 and 55 ± 1 ºC in an experimental dryer to a water content of approximately 13% db. A nonlinear regression analysis was carried out to adjust 12 mathematical models to the experimental drying-data. The effective diffusion coefficient was obtained by adjusting the mathematical model of liquid diffusion. The variance of the diffusion coefficient according to the drying temperature was analysed by the Arrhenius equation, which allowed determination of the activation energy. The Henderson and Modified Pabis model best represented the drying process of the cowpea. The diffusion coefficient presented values of between 8.84 x 10-8 and 20.17 x 10-8 m² s-1. The ratio of the diffusion coefficient to the drying temperature can be described by the Arrhenius equation, having an activation energy of 27.16 kJ mol-1.
