ESTUDO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO EFETIVA DA SECAGEM DO COCO (Cocos nucifera L.)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Físico-Química

Autores

Smith, P.V.L.N. (UEAP) ; Campos, E.G.P. (UEAP) ; Paixão, M.J.N. (UEAP) ; Rocha, C.S. (UEAP) ; Nascimento, J.M. (UEAP) ; Alves, J. (UEAP)

Resumo

A polpa do coco é um resíduo que pode ser reaproveitado tendo em vista a utilização alimentícia, devido a este fato se faz necessário a preservação através da secagem. Foram utilizadas como matéria-prima as polpas de coco residual da praça Zagury da cidade de Macapá. A característica verificada nesse trabalho foi a difusividade efetiva da água a temperaturas diferentes. Com as análises também foi possível obter os valores das propriedades termodinâmicas, coeficientes de difusão efetiva para cada temperatura. A elevação da temperatura de secagem promoveu o aumento do coeficiente de difusão efetivo, que apresentou energia de ativação para a difusão líquida de 21,83 kJ mol-1.

Palavras chaves

Secagem; Coco; Difusão efetiva

Introdução

A cultura do coqueiro (Cocos nucifera L.) está disseminada numa área de 247 mil hectares, com uma produção aproximada de 1,1 bilhão de frutos, concentrada no Nordeste do Brasil (Cuenca, 2001). Segundo Saabor et al. (2000) tem havido uma tendência pela exploração do coco voltada para o mercado da água do coco verde. A secagem é o processo mais utilizado para assegurar a qualidade e estabilidade do produto final. A principal finalidade é a redução do conteúdo de água até níveis seguros, permitindo longos períodos de armazenamento, sem que ocorram perdas significativas durante o processo (Martinazzo et al., 2010). Diversas teorias e fórmulas empíricas foram desenvolvidas para predizer a taxa de secagem (Martinazzo et al., 2007). A difusão em produtos agrícolas durante a secagem é um complexo processo que pode envolver diferentes mecanismos, como a difusão molecular, difusão capilar, difusão na superfície, fluxo hidrodinâmico, difusão de vapor e difusão térmica (Martinazzo et al., 2007). Segundo Brooker et al. (1992), na teoria da difusão líquida, a segunda lei de Fick tem sido utilizada para estabelecer a difusão da água em função do gradiente de concentração. A difusividade efetiva engloba os efeitos dos fenômenos de transferência de massa, podendo intervir sobre a migração da água, e o seu valor é sempre obtido pelo ajuste das curvas experimentais (Martinazzo et al., 2007). A difusividade varia conforme mudam as condições de secagem (temperatura, umidade, velocidade do ar, tempo de secagem). Sendo assim, o objetivo do presente trabalho foi ajustar o modelo da difusão líquida às curvas de secagem da polpa do coco (Cocos nucifera L.) nas temperaturas 40 ºC, 50 ºC e 70 ºC e obtenção de propriedade termodinâmicas do processo.

Material e métodos

O coco foi recolhido como resíduo na Praça Zagury em Macapá-AP de modo aleatório, com alto teor de umidade (73,41%, 85,5% e 84,39% em base úmida) logo após o consumo da água do coco, foi feita a retirada de aproximadamente 4g de albúmen (polpa) de massa sólida sem defeitos ou imperfeições, as amostras foram levadas para o Laboratório de Química Geral da Universidade do Estado do Amapá e efetuado medições de espessura e peso em base úmida. A determinação do teor de água (MR) do produto foi feita pelo método gravimétrico em quadruplicata, utilizando uma estufa a 40 °C, 50 ºC e 70 ºC em relação ao tempo e até atingir a umidade de 26,58%, 14,49% e 15,61% , obtendo-se as curvas da cinética de secagem. O coeficiente de difusão efetivo 〖(D〗_ef) foi obtido pelo método placa plana proposto por Crank (1975). Esse método é a solução analítica da segunda lei de Fick. Obtemos os coeficientes de difusão efetiva pelo método de Crank (1975) e Corrêa et al. (2010), que constitui em plotar o teor de água do produto em escala logarítmica natural (–Ln(MR)) em relação ao tempo, cujo o valor da inclinação é utilizado na formula da equação 2. A dependência do coeficiente de difusão efetivo com a temperatura foi verificada por meio da equação de Arrhenius, como mostra a Equação 1: Pela estrutura da Eq. 1, pode-se observar que a relação de Ln (D_ef) em função do inverso da temperatura (1/T_a ) fornece uma reta cujo coeficiente angular permite estimar o valor da energia de ativação (E_a) e a interseção, o termo pré-exponencial (D_0). A obtenção do valor da energia de ativação possibilitou determinar diferentes parâmetros termodinâmicos, como a energia livres de GIBBS, entropia e entalpia, utilizando o método descrito por Corrêa et al. (2007).

Resultado e discussão

O coeficiente de difusão efetivo das polpas de coco aumentou com a elevação da temperatura de secagem. Para a faixa de temperatura estudada (40, 50 e 70 °C), a variação do coeficiente de difusão efetivo devido à variação da temperatura de secagem foi uniforme de (〖1,74.10〗^(-7) m^2 s^(-1), 〖1,79.10〗^(-8) m^2 s^(-1), 3,47.〖10〗^(-8) m^2 s^(-1)). A energia de ativação para a difusão de água na polpa de coco durante o processo de secagem e para a faixa de temperatura estudada foi de 21,83 kJ mol-1, a energia de ativação é a quantidade de energia mínima para que o processo seja desencadeado como a difusão efetiva, este valor está coerente com os resultados relatados na literatura para secagem de produtos agrícolas, que, de acordo com Zogzas et al. (1996), pode variar de 12,7 a 110 kJ mol-1. As propriedades termodinâmicas estão apresentadas na Tabela 1, estes resultados eram esperados e são coerentes com aqueles relatados por Corrêa et al. (2010) para a secagem de frutos de café. Foi analisado que ao aumentar a temperatura, a propriedade entalpia (ΔH) diminui, o que está correto, pois indica menos necessidade de energia para remover água ligada ao produto, e a entropia (ΔS) também decresce pois indica a diminuição da excitação das moléculas de água citado por Telis Romeero et al. (2005), já a energia livre de Gibbs (ΔG) aumenta, ou seja, podemos concluir que o processo não foi espontâneo, sendo necessário adição de energia proveniente da estufa em que o produto esta inserido (Jideane; Mptokawana ,2009).

Propriedades Termodinâmicas, entalpia (ΔH), entropia (ΔS), energia livre de Gibbs (ΔG), e coeficiente de difusão efetiva para as temperaturas citadas.


Equação de Arrhenius(Equação 1), Equação da inclinação (Equação 2).

Conclusões

O aumento da temperatura de secagem promoveu redução no tempo necessário para a remoção de água da polpa do coco. Para as temperaturas estudadas os valores do coeficiente de difusão efetiva são de 〖1,74.10〗^(-7), 〖1,79.10〗^(-8), 3,47.〖10〗^(-8) (m^2 s^(-1)), com o aumento da temperatura de secagem descrita pela equação de Arrhenius, que apresentou energia de ativação para difusão líquida, durante a secagem de 21,83 〖KJmol〗^(-1).

Agradecimentos

Referências

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