Ex HzO,ap =Ex PECBH
4.2.3 Estudos de casos
4.2.3.3. Produto Deterioravel
A conserva9ao do produto deterioravel - sementes de soja (Glycine max .. ) neste estudo de caso, se deu atraves da utilizayao dos processos psicrometricos de aquecimento do ar por resistencias eletricas e resfriamento do ar por expansao direta.
Adquiriu-se junto a um produtor oficial de sementes uma quantidade de 40 kg. de sementes de soja, da variedade foscarin, com as seguintes caracterfsticas iniciais : teor medio de umidade de 10,37 % e com poder de germina9ao de plantulas normais da ordem de 91 ,5 %.
- Determinayao do teor de umidade
Com uma estufa com circulayao de ar for9ado, previamente condicionada a 105 °C, colocou-se de 3 a 5 cadinhos de tara conhecida com, no mfnimo 5 g de graos de
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sementes de soja, com massa conhecida e determinada por balan9a digital de precisao, em cada urn.
Ap6s 24 horas determinou-se a massa total ( cadinho + produto ) e por diferen9a determinou-se a massa de produto seco, finalmente, calculou-se o teor de umidade do produto em base umida, conforme equa9ao 186.
- Determinavao do poder de germina9ao
Num papel germinador ( germiteste ), utilizado como substrata, com duas folhas para receber as sementes e duas para cobrf-las, colocou-se 200 sementes, sendo 4 sub-amostras de 50 sementes cada, distribufdas da seguinte maneira: quatro sementes por fileira e cada fileira espa9ada de 25 mm entre si. Umideceu-se o papel com agua destilada numa proporyao de 2,5 vezes o peso do papel. Ap6s isto, colocou-se as folhas no germinador, previamente programado para que a cada 24 horas tivesse 16 horas a uma temperatura de 20 ± 2 °C e 8 horas a uma temperatura de 30 ± 2 °C, simulando condi96es de noite e dia. A primeira contagem de germina9ao ocorreu no quinto dia e a segunda e ultima contagem no decimo terceiro dia.
Na primeira contagem (5~ dia) todas as plfmtulas que apresentaram born desenvolvimento e morfologicamente perfeitas, sem rachaduras, lesoes ou necroses, sao removidas e classificadas como plantulas normais fortes. Por outro lado, as sementes em estado de deteriora9ao sao removidas e anotadas, enquanto que as plantulas que nao preencheram os criterios estabelecidos para plantulas normais, permanecem no teste ate a contagem final.
Na segunda contagem (13~ dia) as plantulas remanescentes sao classificadas como normais ou anormais, de acordo com as prescri9ao das Regras para Analise de Sementes da CLAV (1992), sendo que as normais sao classificadas como fortes ou fracas. Devem ser consideradas como plantulas normais fracas, todas aquelas que apresentem lesoes, rachaduras ou necroses na sua estrutura, embora nao resistencias eletricas, foram realizados teste de poder de vigor contra danos mecanicos.
Ap6s a verifica9ao do fndice de germina9ao ( % media de plantulas normais fortes) mfnimo, de acordo com a tabela da CLAV, submeteu-se, tambem, urn lote de 200 sementes, sendo quatro sub-amostras de 50 sementes a uma temperatura de 42 °C por 48 horas, a fim de se avaliar, ap6s germinayao, o vigor das sementes a danos mecanicos.
Em sequencia, coloca-se estas sub-amostras no substrata ( folhas de papel toalha - germiteste ) umedecido com agua destilada numa proporvao de 2,5 vezes o peso do papel seco, em quatro folhas por lote, conforme metodologia descrita anteriormente.
Com o objetivo de analisar os efeitos dos processes psicrometricos na conserva9ao do referido produto, realizou-se a separa9ao de 15 kg., aproximadamente, colocados em 9 sacos plasticos transparentes de polietileno e procedeu-se a umidifica9ao do produto via borrifamento de agua por bomba de spray manual ate atingir urn teor de umidade proximo ao da colheita, que era em torno de 17 %. Ap6s isto, manteve-se os nove sacos em geladeira a- 1 ,0 °C ate o infcio do experimento.
AvaliayBo energ9tica e exergetica ... 107
Com a eleva9ao do teor de umidade, mencionado anteriormente, realizou-se o teste de vigor e, novamente o teste de poder de germina9ao da semente de soja, a fim de averiguar se houve qualquer altera9ao nos pad roes de qualidade da semente.
4.2.3.3.1. Processo de conserva9ao do produto, via secagem a altas vazoes, par aquecimento do ar com resistencias eletricas
lniciou-se o tratamento de conserva9ao da semente atraves do processo psicrometrico de aquecimento do ar par resistencia eletrica, para isso, colocou-se, nas tres gaiolas de produtos deterioraveis do SIGEP, aproximadamente 1200 g. das sementes de soja. permanece estatico durante a secagem, enquanto o fluxo de ar quente atravessa a massa de graos. Nesta situa9ao, o ar de secagem aquecido movimenta-se da camada inferior para a superffcie superior da massa de graos. Observa-se, entao, uma zona de secagem que se move no sentido da camada inferior para a camada superior. Com a necessidade de se manter o gradiente de umidade entre as camadas o mais baixo possfvel, realizava-se o revolvimento manual do produto, quando retirava-realizava-se amostras para a determina9ao do teor de umidade, o que ocorria a cada 30 minutos. secagem, nas quais entrava pela parte inferior dos cilindros a diferentes velocidades, atravessava a massa de graos de cada gaiola e safa pela parte superior das camaras de produtos deterioraveis; sendo, finalmente, lan9ado para o ambiente externo atraves da abertura existente acima da terceira camara.
Neste experimento realizou-se o monitoramento e armazenamento das temperaturas de bulbo seco e de bulbo umido do ar externo, do ar na camara de produtos perecfveis, anterior ao circuito de dutos posterior, do ar ap6s o plenum de ventila9ao e do ar ap6s a terceira camara de produtos deterioraveis; a temperatura de bulbo seco do ar na segunda camara de condicionamento onde se encontrava o conjunto de resistencias eletricas e na parte inferior das tres camaras de produtos deterioraveis; as temperaturas de contato externo nas resistencias eletricas e na massa de graos; todas a cada 15 segundos. Enquanto que as potencias eletricas requeridas pelo sistema de ventila9ao e pelo conjunto de resistencias eram monitoradas e registradas a cada 30 minutos, toda vez que se procedia o revolvimento da massa de graos e a retirada de amostra para a
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determinacao do teor de umidade, via medidor universal. Encerrou-se este teste quando foi atingido o teor de umidade desejada, determinado pelo referido aparelho .
•
m, aplicados na conservacao do produto deterioravel e esboco do diagrama psicrometrico com os estados dos pontos 1, 2 e 3 do volume de control e.Diferente dos processes psicrometricos aplicados ao produto perecfvel, a utilizacao do aquecimento do ar no tratamento do produto deterioravel, provoca uma reducao do teor de umidade dos graos, umidade esta que e adicionada ao ar que atravessa a massa de graos, provocando, portanto, sua umidificacao. Desta maneira, neste estudo de caso, tanto o processo quanta suas respectivas avaliacoes, energetica e exergetica, sofreram modificacoes em relacao aquelas utilizadas no processo de aquecimento do ar, via resistencias eletricas, durante a primeira fase experimental.
Em vista disso, apresenta-se, a seguir, as avaliacoes energetica e exergetica do referido processo:
0 balanco de energia deste processo pode ser descrito atraves da seguinte expressao:
234
A eficiemcia energetica (r) deste tratamento pode ser expressa da seguinte maneira:
Avaliayao energetica e exerg9tica ... 109
235
Na avaliac;:ao exergetica, o balanc;:o de exergia do processo de secagem do produto deterioravel pode ser descrito em duas etapas, a saber: balanc;:o de exergia do processo de aquecimento e, posteriormente, balanc;:o de exergia do processo de umidificac;:ao do ar pela introduc;:ao da agua, retirada do produto, na corrente de ar. Entao, tem-se:
. . . .
Ex
2=Ex
1+ExQ-IA
236onde,
!A=
lrreversibilidades durante o processo de aquecimento, kJ/s.As eficiencias exergeticas (11) do processo de aquecimento pelo metodo tradicional (TIT) e pelo metodo proposto por KOTAS, podem ser apresentadas da seguinte forma:
EX
21Jr = . .
Ex
1+ExQ
e
. .
Ex
2-EX
117K = E.
XQ
237
238
0 balanc;:o de exergia do processo de umidificac;:ao do ar pela agua, retirada do produto durante a secagem, pode ser representado pela seguinte equac;:ao:
. . . .
Ex
3= Ex
2+ ExHzo- lu
239on de,
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lu
= irreversibilidades durante o processo de umidificayao, kJ/s.ExH,o
= exergia da agua, definida pelas equa96es 183 ou 183', kJ/s.As eficiencias exergeticas, tanto pelo metodo tradicional (TlT) quanto pelo metodo de KOTAS (TlK), sao definidas pelas equa96es abaixo:
1JT = • Ex, •
atraves do contato direto com evaporador aletado0 segundo teste realizado no SIGEP, como estudo de caso, para produtos deterioraveis, foi a redu9ao do teor de umidade das sementes de soja atraves do resfriamento do ar via evaporador de expansao direta.
Neste processo o ar externo era succionado atraves da abertura circular superior da camara onde se encontra o evaporador, atravessava a camara de produtos perecfveis e atingia a segunda camara de condicionamento do ar atraves do circuito de dutos posterior, passava pelo plenum de ventila9ao onde o ar era, entao, for9ado para a parte inferior das tres camaras e atravessava a massa de graos, saindo pela abertura superior, ap6s a terceira camara de produtos deterioraveis.
0 monitoramento e armazenamento das temperaturas de bulbo seco e de bulbo umido do ar externo, do ar ap6s o resfriamento, na safda da camara de produtos perecfveis, do ar ap6s o plenum de ventila9ao e do ar ap6s a terceira camara de produtos deterioraveis; das temperaturas de bulbo seco do ar na segunda camara de condicionamento e na parte inferior das tres camaras de produtos deterioraveis; das temperaturas de contato externo na entrada e na safda do evaporador, na valvula de expansao, nas tubula96es de carga e descarga do compressor, na safda do tanque de refrigerante e a temperatura de agua de condensayao do evaporador, ocorriam a cada 60 segundos.
Efetuou-se, ainda, o monitoramento e registro, a cada 60 minutes, da velocidade do ar que variava de 1 ,40 a 2,40 m/s no primeiro cilindro, de 3,95 a 5,23 m/s no segundo cilindro e de 3,22 a 3,81 m/s no terceiro e ultimo cilindro; das potencias eletricas requeridas pelos sistemas de ventila9ao e refrigera9ao; as pressoes de alta e de baixa do sistema de refrigera9ao e as temperaturas da massa de graos nas tres camaras, quando se procedia o revolvimento das sementes de soja e retirada das amostras para a
Ava!laqao energetlca e exergetica ... 111 evaporador aletado, na conservavao do produto deterioravel e esbovo do diagrama psicrometrico com os estados dos pontos 1, 2 e 3 do volume de controle.
Neste penultimo processo realizado durante a fase experimental, o balanvo de energia pode ser descrito pela seguinte equa9ao:
242 processo de secagem do produto deterioravel e, consequentemente, a umidificavao do ar de safda, como esta demonstrado a seguir.
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