Modelagem matemática e difusividade efetiva das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.) durante a secagem Mathematical modeling and effective diffusion of jatropha (Jatropha curcas L.) seeds during drying

Abstract

O presente trabalho teve o objetivo de ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem de sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação para a faixa de temperatura utilizada. As sementes de pinhão-manso com teor de água de 0,67 (decimal b.s.) passaram por um período de pré-secagem em ambiente natural para reduzir e homogeneizar o teor de água para 0,30 (decimal b.s.). Em seguida, a secagem foi realizada em secador experimental mantendo-se as temperaturas controladas de 30; 40; 50; 60 e 70 ± 1 ºC e umidades relativas de 55,98; 41,44; 35,35; 26,21 e 13,37 ± 3%, respectivamente. Aos dados experimentais foram ajustados onze modelos matemáticos utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Conclui-se que, dentre os modelos analisados, Page e Henderson e Pabis Modificado apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, sendo o modelo de Page selecionado para a descrição das curvas de secagem do pinhão-manso devido a sua simplicidade; o coeficiente de difusão efetiva aumenta com a elevação da temperatura, apresentando magnitudes entre 3,93x10-10 e 9,19x10-10 m² s-1 para o intervalo de temperatura de 30 a 70 ºC, respectivamente; e a energia de ativação para a difusão líquida do pinhão-manso durante a secagem foi de 15,781 kJ mol-1.The aim of this study was to adjust different mathematical models to experimental data for jatropha seed drying (Jatropha curcas L.) and determine the effective diffusion coefficient and obtain the activation energy for the temperature range used. Jatropha seeds harvested with moisture content of 0.67 (decimal d.b.) and dried in a natural environment to reduce and homogenize the moisture content for 0.30 (decimal d.b.). Jatropha drying was performed in experimental drier maintained at controlled temperatures of 30; 40; 50; 60 or 70 ± 1 ºC and relative humidity of 55.98; 41.44; 35.35; 26.21 and 13.37 ± 3%, respectively. Experimental data were fitted to eleven mathematical models used to represent the process of drying of agricultural products. It was concluded that among the models tested, Page and Henderson and Modified Pabis presented the best fitting to experimental data, and the Page model selected for describing the drying curves from jatropha because of their simplicity; the effective diffusion coefficient increases with increasing temperature, with magnitudes between 3.93x10-10 and 9.19x10-10 m² s-1 for the temperature range 30-70 ºC, respectively. The activation energy for liquid diffusion during jatropha drying was 15.781 kJ mol-1.

Keywords

• curvas de secagem
• modelos matemáticos
• energia de ativação
• drying curves
• mathematical models
• activation energy