Estudo cinético e termodinâmico da secagem das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas)

Abstract

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.