Modelagem e propriedades termodinâmicas da secagem do epicarpo, mesocarpo e endocarpo do tucumã (<i>Astrocaryum aculeatum</i>)

Souza, Tamyris Thaise Costa de; Monteiro, Evaldiney Ribeiro; Ribeiro, Cayck Trindade; Souza, Diogo Silva de; Santos, Thamyres Torres dos

doi:10.1590/1981-6723.03220

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Brazilian Journal of Food Technology

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Braz. J. Food Technol. 24 • 2021 • https://doi.org/10.1590/1981-6723.03220 copiar

Modelagem e propriedades termodinâmicas da secagem do epicarpo, mesocarpo e endocarpo do tucumã (Astrocaryum aculeatum)

Modelling and thermodynamic properties of the drying of epicarp, mesocarp and endocarp of tucumã (Astrocaryum aculeatum)

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O tucumã é um fruto amazônico, possui alto poder nutricional e é utilizado em diversos segmentos econômicos. Portanto, estudos para a redução de umidade devem ser realizados para o aumento do tempo de prateleira deste fruto. Este trabalho tem como objetivo realizar o estudo de secagem do epicarpo (casca), mesocarpo (polpa) e endocarpo (amêndoa) do tucumã nas temperaturas de 60 ºC, 70 ºC e 80 ºC. Foi observado que o aumento da temperatura reduziu o tempo de queda da razão de umidade do epicarpo, mesocarpo e endocarpo. Modelos matemáticos foram utilizados para estimar dados experimentais e foram calculadas propriedades termodinâmicas do processo. Baseado no maior R² e o menor SE e DQM, o modelo Logístico apresentou melhor ajuste para cinética de secagem dentre os avaliados, estimando energia de ativação de 39,50 kJ mol^-1, 46,62 kJ mol^-1 e 17,76 kJ mol^-1 para o epicarpo, mesocarpo e endocarpo, respectivamente. Os resultados das propriedades termodinâmicas mostraram que a entalpia (ΔH) caracteriza a secagem como um processo endotérmico. A entropia (ΔS) diminui com o aumento da temperatura. Os valores da energia de Gibbs são positivos, ou seja, o processo é não espontâneo e necessita de energia externa para difusividade da água no ar.

Palavras-chave:
Tucumã; Secagem; Razão de umidade; Modelagem matemática; Propriedades termodinâmicas; Alimentos

Denominação	Modelo	Equação
Verna	$r_{u} = a . e^{(- k t)} + (1 - a) . e^{(- K_{1} t)}$	(2)
Logaritmo	$r_{u} = a . e^{(- k t)} + c$	(3)
Logístico	$r_{u} = \frac{a}{(1 + b . e^{(k t)})}$	(4)
Aproximação da Difusão	$r_{u} = a . e^{(- k t)} + (1 - a) . e^{(- k b t)}$	(5)

Modelo	Parte do Fruto	Temp. (°C)	Parâmetros do modelo		SE	DQM	R²
Modelo	Parte do Fruto	Temp. (°C)	Coeficientes do modelo	Constante de secagem (k)	SE	DQM	R²
Verna	Epicarpo	60	a = - 24,410; K₁ = 1,1418	1,1673	0,01579	0,01489	0,99900
		70	a = 23,251; K₁ = 0,6635	0,6782	0,03279	0,03089	0,99456
		80	a = 24,8321; K₁ = 0,7608	0,7766	0,02922	0,02754	0,99532
	Mesocarpo	60	a = -1,9108; K₁ = 0,3360	0,3537	0,00318	0,00304	0,99996
		70	a = -26,114; K₁ = 0,8181	0,8384	0,01983	0,01898	0,99838
		80	a = -15,276; K₁ = 0,7835	0,80351	0,01039	0,00994	0,99949
	Endocarpo	60	a = 19,165; K₁= 1,0545	1,0736	0,01884	0,01762	0,99811
		70	a = 13,356; K₁= 1,3907	1,4237	0,01251	0,01170	0,99907
		80	a = 0,9539; K₁= 0,6755	3,4691	0,00242	0,00226	0,99996
Logaritmo	Epicarpo	60	a = 1,0649; c = -0,0564	0,6412	0,01687	0,01590	0,99886
		70	a = 1,0581; c = -0,0300	1,0608	0,03797	0,03579	0,99270
		80	a = 1,0506; c = -0,0265	1,2248	0,03575	0,03371	0,99299
	Mesocarpo	60	a = 1,0013; c = -0,0021	0,3032	0,00324	0,00310	0,99997
		70	a = 1,0579; c = -0,0282	0,4622	0,03226	0,03088	0,99573
		80	a = 1,0220; c = -0,0143	0,5383	0,01390	0,01331	0,99909
	Endocarpo	60	a = 1,0204; c = -0,0097	1,4820	0,02131	0,01993	0,99758
		70	a = 1,011; c = -0,0067	1,9109	0,01467	0,01372	0,99872
		80	a = 0,9914, c = 0,0083	3,2422	0,00565	0,00529	0,99979
Logístico	Epicarpo	60	a = 2,0139; b = 1,0328	1,0219	0,01451	0,01368	0,99916
		70	a = 1,4087; b = 0,4172	1,9984	0,01171	0,01103	0,99931
		80	a = 1,4172; b = 0,4207	2,2809	0,01024	0,00965	0,99943
	Mesocarpo	60	a = 23,464; b = 22,5223	0,3123	0,00312	0,00298	0,99997
		70	a = 1,5784; b = 0,6062	0,7850	0,01606	0,01538	0,99894
		80	a = 3,1201; b = 2,1453	0,6791	0,01041	0,00996	0,99949
	Endocarpo	60	a = 1,935; b = 0,9318	2,1863	0,00840	0,00786	0,99962
		70	a = 2,2606; b = 1,2599	2,6024	0,00820	0,00767	0,99960
		80	a = 5,7_x10¹⁴; b = 5,71_x10¹⁴	3,1445	0,00902	0,00843	0,99945
Aproximação da Difusão	Epicarpo	60	a = 0; b = 1	0,7180	0,02985	0,02814	0,99643
		70	a = 0; b = 1	1,1116	0,04397	0,04146	0,99020
		80	a = 0; b = 1	1,2810	0,04115	0,03879	0,99071
	Mesocarpo	60	a = 0; b = 1	0,3047	0,00338	0,00324	0,99996
		70	a = 0; b = 1	0,4725	0,03821	0,03658	0,99401
		80	a = 0; b = 1	0,5502	0,01663	0,01592	0,99870
	Endocarpo	60	a = 0; b = 1	1,5080	0,02272	0,02126	0,99725
		70	a = 0; b = 1	1,9421	0,01560	0,01459	0,99856
		80	a = 0; b = 1	3,1457	0,00902	0,08441	0,99945

Parte do fruto	E_a (kJ mol^-1)	Temperatura (°C)	Parâmetros Termodinâmicos
Parte do fruto	E_a (kJ mol^-1)	Temperatura (°C)	∆H (kJ mol^-1)	∆S (kJ mol^-1 K^-1)	∆G (kJ mol^-1)
Epicarpo	39,50	60	36,7328	-0,1264	78,8295
		70	36,6496	-0,1266	80,0944
		80	36,5665	-0,1269	81,3618
Mesocarpo	46,61	60	43,8471	-0,1144	81,9529
		70	43,7639	-0,1146	83,0981
		80	43,6808	-0,1149	84,2456
Endocarpo	17,76	60	14,9892	-0,1860	76,9652
		70	14,9052	-0,1863	78,8269
		80	14,8220	-0,1865	80,6911

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[1] *Corresponding Author: Tamyris Thaise Costa de Souza, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará (Unifesspa), Instituto de Geociências e Engenharias, Faculdade de Engenharia de Minas e Meio Ambiente, Folha 17, Quadra 04, Lote Especial, s/n, Nova Marabá, CEP: 68505-080, Marabá/PA - Brasil, e-mail: ttcsouza@unifesspa.edu.br