INTRODUÇÃO 22

O pinhão-manso (Jatropha curcas L.) tem se destacado por seu potencial na produção de óleo e pela possibilidade de ser utilizada como fonte de matéria-prima para a produção de biodiesel. Muitos estudos têm sido realizados com o objetivo de domesticar a cultura e favorecer o aumento da produção desta oleaginosa. No entanto, pesquisas relacionadas à pós-colheita de grãos de pinhão-manso ainda são incipientes.

Os grãos de pinhão-manso e o óleo contido neles durante o armazenamento estão constantemente expostos a sofrer mudanças em suas características físicas, químicas e microbiológicas, que podem ser decorrentes de fatores como a presença de micro- organismos, de insetos, da atividade enzimática e da atividade respiratória do próprio grão (MUIR e WHITE, 2001). A velocidade com que estas mudanças ocorrem é determinada principalmente pela atividade de água (Aw) no produto, ou seja, pelo teor de água do grão em equilíbrio com a umidade relativa e temperatura do ar ambiente.

A redução da atividade de água por meio de operações de secagem é um método extensivamente empregado que contribui para diminuir o crescimento de micro- organismos, a atividade enzimática e a taxa respiratória dos grãos e, portanto, para retardar estas alterações e a perda de qualidade.

A relação entre o teor de água de um determinado produto e a umidade relativa do ar para uma temperatura específica pode ser expressa por equações matemáticas, que são denominadas isotermas ou curvas de equilíbrio higroscópico (CORRÊA et al., 2005).

De acordo com Hall (1980), as curvas de equilíbrio higroscópico são úteis para definir limites de desidratação do produto, estimar as mudanças do teor de água sob determinada condição de temperatura e umidade relativa do ambiente e para definir os teores de água adequados ao início de atividade de microrganismo. Jamali et al. (2006) acrescentou que estas curvas são úteis para o desenvolvimento e otimização de processos e para a modelagem e simulação do processo de secagem. Além disso, por meio das isotermas de equilíbrio higroscópico, é possível determinar as propriedades termodinâmicas de sorção de água, tais como entalpia diferencial (ΔH), entropia diferencial (ΔS), e variação da energia livre de Gibbs (ΔG), fundamentais na análise da exigência energética e predição dos parâmetros cinéticos nos processos de secagem (KAYA e KAHYAOGLU, 2006; EDOUM et al., 2010). Segundo Mulet et al. (1999), ao estudar as propriedades termodinâmicas busca-se solucionar problemas relacionados às questões de estabilidade do produto ao armazenamento, projeto de equipamentos para

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secagem e armazenamento e otimização destes processos. A determinação destas propriedades pode ser feita por meio das isotermas de sorção, pelo uso de equações como a de Clausius–Clapeyron e de Gibbs–Helmholtz (CHEN, 2006; RIZVI, 2005).

A entalpia diferencial de sorção é considerada como um indicativo das forças de atração intermolecular entre o vapor de água e o material sólido sorvente (MCMINN e MAGEE, 2003). É uma propriedade importante para o projeto de secadores que sejam capazes de fornecer uma quantidade de calor superior à entalpia de vaporização da água (L) de modo a secar o material até baixos níveis de teor de água (KING, 1968).

De acordo com Wang e Brennan (1991), para remover a umidade associada a um material higroscópico, a energia necessária é maior do que a utilizada para vaporizar uma mesma quantidade de água livre, nas mesmas condições de pressão e temperatura, em virtude das forças de ligação entre a água e a superfície da substância adsorvente. Este adicional de energia corresponde à entalpia diferencial de dessorção também denominado de calor isostérico líquido de dessorção.

O calor isostérico total (Qst) é, portanto, a soma da energia necessária para a

dessorção da água quimicamente ligada ao material (ΔH ) com a energia necessária para a evaporação da água livre no produto (L) (TSAMI et al., 1990). O calor de adsorção é uma medida da energia necessária para a adsorção da água no produto, enquanto o calor de dessorção representa o requerimento de energia necessário para a quebra das forças intermoleculares entre as moléculas de vapor de água e a superfície adsorvente (RIZVI, 2005).

A entropia diferencial (ΔS) é relacionada com o número de sítios ativos de sorção para um determinado nível de energia inerente ao material biológico (MADAMBA et al., 1996). De acordo com McMinn et al. (2005), a entropia caracteriza ou define o grau de ordem ou desordem existente no sistema água-sorvente. De acordo com Rizvi (2005), a entropia para uma determinada temperatura quantifica o trabalho perdido e fornece a medida de energia que não está disponível para realizar trabalho.

A variação da energia livre de Gibbs (ΔG) é uma função termodinâmica de estado que representa a quantidade máxima de energia em um processo, à temperatura e pressão constantes, que está livre para realizar trabalho útil sendo, portanto, representada pela diferença entre a entalpia diferencial e o produto da entropia diferencial pela temperatura. A mudança no processo de sorção de água e na energia livre de Gibbs é geralmente acompanhada por mudanças na entalpia e entropia (TELIS- ROMERO et al., 2005). A variação da energia livre de Gibbs de um produto é um parâmetro que indica a afinidade entre o produto e a água, pois fornece informações

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quanto à espontaneidade (ΔG < 0) ou não espontaneidade (ΔG > 0) do processo de sorção.

Devido à importância da higroscopicidade e das propriedades termodinâmicas de sorção de água nas operações de secagem e armazenamento, um grande número de pesquisas é realizado para a obtenção de isotermas de equilíbrio para diferentes produtos agrícolas. No entanto, dados relacionados ao equilíbrio higroscópico e demanda energética no processo de dessorção de grãos de pinhão-manso não foram encontrados na literatura consultada.

Diante do exposto, objetivou-se com o presente trabalho obter dados de equilíbrio higroscópico dos grãos de pinhão-manso para diferentes condições de temperatura e umidade relativa do ar, ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais e selecionar aquele que melhor representou o fenômeno. As propriedades termodinâmicas relacionadas ao processo de dessorção (entalpia e entropia diferencial, variação da energia livre de Gibbs e temperatura isocinética) também foram estimadas.