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https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13417
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Estudo cinético e termodinâmico da secagem das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas) |
Autor: | Ramos, Beatriz Autullo |
Orientador(a): | Mendes, Marisa Fernandes |
Primeiro coorientador: | Mancini, Maurício Cordeiro |
Primeiro membro da banca: | Mendes, Marisa Fernandes |
Segundo membro da banca: | Calçada, Luís Américo |
Terceiro membro da banca: | Charbel, Andrea Lúcia Teixeira |
Palabras clave: | atividade de água;cinética de secagem;propriedades termodinâmicas;water activity;drying kinetics;thermodynamic properties |
Área(s) do CNPq: | Engenharia Química |
Idioma: | por |
Fecha de publicación: | 29-ago-2013 |
Editorial: | Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UFRRJ |
Departamento: | Instituto de Tecnologia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citación: | RAMOS, Beatriz Autullo. Estudo cinético e termodinâmico da secagem das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas). 2013. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química). Instituto de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2013. |
Resumen: | O objetivo deste trabalho foi obter as isotermas de sorção, analisar a cinética de secagem da semente do pinhão-manso, realizar a modelagem matemática dos experimentos da isoterma de equilíbrio e de cinética, e o estudo termodinâmico do processo. Utilizaram-se sementes com teor de umidade inicial de 8 a 10 %, em base seca. Os experimentos de determinação da isoterma de equilíbrio foram realizados utilizando dois equipamentos: o medidor de atividade de água e o banho térmico, com faixas de temperatura de 30, 40 e 50 °C, para o primeiro, e de 40, 50 e 60 °C, para o segundo. As isotermas obtidas pelo banho térmico foram obtidas através do método das soluções salinas saturadas de MgCl2, K2CO3, KI, NaCl e NaBrO3 e o tempo para atingir o equilíbrio foi, em geral, de 20 dias. Foram realizados nove experimentos de cinética, nas temperaturas de 30, 40 e 50 °C, com velocidade superficial do gás de 397, 794 e 1190 cm/min, com duração de trezentos e sessenta minutos. O melhor modelo matemático selecionado para descrever o comportamento higroscópico das isotermas foi o Oswin, para o medidor de atividade de água, e o de Caurie, para o banho térmico, pois apresentaram os menores desvios e os maiores coeficientes de determinação. Através da ANOVA verificou-se que somente a atividade de água apresentou influencia significativa sobre a umidade de equilíbrio para os experimentos de isoterma, em ambos os equipamentos. Nove modelos matemáticos foram testados para a simulação da cinética sendo que o modelo de “Dois termos exponenciais” apresentou os menores desvios e os maiores coeficientes de determinação. Observou-se que a temperatura e a velocidade superficial do gás não influenciaram significativamente os experimentos de cinética. Para os cálculos das propriedades termodinâmicas foram utilizados os modelos que melhor ajustaram os dados dos dois experimentos para obtenção das isotermas de sorção. Os valores positivos de entalpia e entropia diferencial, para ambos os estudos, mostraram que o processo de sorção de água nos grãos de pinhão-manso é endotérmico e irreversível. Os valores negativos da variação da energia livre de Gibbs, para os dois estudos, indicaram que o processo de sorção ocorre de forma espontânea para as condições de temperatura avaliadas. A teoria compensatória entalpia-entropia foi aplicada de forma satisfatória, e o teste de Krug mostrou que a temperatura isocinética foi diferente da temperatura média harmônica nos dois estudos realizados. |
Abstract: | The aim of this study was to obtain the sorption isotherms, analyze the kinetics of drying jatropha seeds, perform mathematical modeling of sorption isotherms and kinetic experiments, and to study the thermodynamics of the process. Seeds with initial moisture content of 8-10%, dry basis, were used. The sorption isotherms were found using two experimental devices: a water activity meter and a thermal bath with temperatures adjusted at 30, 40 and 50 °C for the first apparatus and 40, 50 and 60 °C for the second one. To obtain the sorption isotherms with a thermal bath the method of saturated saline solutions of MgCl2, K2CO3, KI, NaCl, and NaBrO3 was applied and the time to reach equilibrium was, generally, 20 days. Nine kinetic experiments were performed setting temperatures at 30, 40 and 50 °C, and the superficial gas velocity at 397, 794 and 1190 cm/min, with duration of three hundred and sixty minutes. Oswin's mathematical model was the best to describe the hygroscopic behavior of the isotherms found with the water activity meter, while Caurie's model was the best for the thermal bath data, because they showed the lowest deviations and the highest coefficients of determination. ANOVA indicated that only the water activity has significant influence over the equilibrium moisture on the sorption isotherm experiments, in both equipments. Nine mathematical models were tested to simulate the kinetics and the “two exponential terms” model presented the lowest deviations and highest coefficients of determination. It was observed that the temperature and superficial gas velocity did not significantly influence the kinetic experiments. For calculation of the thermodynamic properties the models that best fitted the data of the two experiments to obtain the sorption isotherms were used. The positive values of the differential enthalpy and entropy for both studies showed that the sorption process of jatropha seeds is endothermic and irreversible. The negative values of the Gibbs free energy variation for both studies indicated that the sorption process occurs spontaneously for the temperature conditions evaluated. The enthalpy-entropy compensation theory was applied satisfactorily and Krug’s test showed that the isokinetic temperature was different from the harmonic mean temperature in both studies. |
URI: | https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13417 |
Aparece en las colecciones: | Mestrado em Engenharia Química |
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