Novo modelo de parâmetros concentrados aplicado à hidratação de grãos

Abstract

ResumoEste trabalho apresenta um novo modelo fenomenológico de parâmetros concentrados para a hidratação de grãos de soja, obtido a partir de um balanço de massa em regime transiente nos grãos, admitindo duas hipóteses básicas: 1º) variação do volume do grão diretamente proporcional à variação da sua massa ao longo da hidratação; e 2º) variação exponencial do coeficiente de transferência de massa aparente em função da concentração de água na soja. Este modelo possui apenas dois parâmetros, os quais foram estimados a partir do ajuste deste às medidas da umidade do grão ao longo do tempo, avaliadas em várias temperaturas. Os resultados revelam que o modelo proposto é adequado, enquanto o coeficiente de transferência de massa aparente depende da temperatura e apresenta variações significativas ao longo da hidratação. Palavras-chave: soja; modelagem; hidratação. AbstractA new first principle model with lumped parameters was developed for the hydration of soya beans. A transient mass balance was applied to the soya beans taking into consideration two basic hypotheses:1º) variation of the volume directly proportional to the variation of the mass of the grain during the process, 2º) Exponential variation of the apparent coefficient of mass transfer in function of water concentration in the soy. This model has got just two parameters, which were evaluated from adjustment of model to the measures of grain moisture along the time, at several temperatures. The results indicate that the proposed model was able to represent the hydration process, while the mass transfer coefficient depends on the temperature and it presents significant variations along the hydration. Keywords: soy; modelling; hydration. Modelos para representar a hidratação de grãos têm sido desenvolvidos com o intuito de se prever o tempo necessário para se obter o grau de umidade desejado. O interesse no estudo deste processo se deve ao fato da hidratação de grãos de soja reduzir o tempo de cozimento, diminuir as perdas e melhorar a qualidade dos produtos obtidos a partir deste grão 11 . Além disso, a umidificação também está presente em estudos de secagem de cereais em escala de bancada 3,1 e da capacidade germinativa destes em função do teor de umidade inicial 2 . Novo modelo de parâmetros concentrados aplicado à hidratação de grãosOs modelos desenvolvidos para representar o comportamento dinâmico do processo de umidificação podem ser basicamente de dois tipos: empíricos e fenomenológicos.Os modelos empíricos geralmente são obtidos a partir de simples correlações matemáticas dos dados experimentais. SINGH e KULSHRESTHA 9 , PELEG 8 , SOPADE e OBEKPA 10 e PAN e TANGRATANAVALEE 7 são exemplos de pesquisadores que utilizaram modelos empíricos.Por sua vez, os modelos fenomenológicos consideram as etapas elementares de transferência de massa por difusão e/ou convecção; podem ser de parâmetros concentrados ou distribuídos e, geralmente, representam as principais tendências do processo, mesmo fora das condições experimentais em que foram validados. Os modelos de...

Analytical solution and experimental validation of a model for hydration of soybeans with variable mass transfer coefficient

“…Some authors proposed phenomelogical models for lumped parameters considering spatial variations for variables of interest to describe the hydration of soybeans (Coutinho et al, 2007(Coutinho et al, , 2005 and peas (Omoto et al, 2009). Regarding the hydration of soybeans, in their three studies the authors proposed a model from the same mass balance for water in the grains with accumulating water caused by convective mass transfer around the grain.…”

“…The mass transfer coefficient in these studies was regarded as function of concentration of water in the grains to reflect the decrease in such property as the system reaches steady state. Regarding the modeling for hydration of peas, the authors proposed a lumped parameters model from the same mass balance present in studies by Coutinho et al, 2007Coutinho et al, , 2005 transfer coefficient were both considered. For this study, the authors considered the constant volume of pea grains obtaining an analytical solution for the proposed model.…”

Hydration kinetics, physicochemical composition, and textural changes of transgenic corn kernels of flint, semi-flint, and dent varieties

“…Models used for studying kernel hydration may be empirical as that proposed by Peleg (1988) or phenomenological (Coutinho et al, 2007;Omoto et al, 2007) and (Nicolin et al, 2012).. Peleg model is the most commonly used empirical model to describe grain hydration phenomenon (Botelho et al (2010) for rice, Botelho et al (2013) for corn).…”

Application of the Hsu model to soybean grain hydration

“…Among the studies on phenomenological models, those of Coutinho et al (2005Coutinho et al ( , 2007, with the lumped parameter approach, and those of Hsu (1983a,b), using the distributed parameter approach, are remarkable. Hsu (1983a) developed a phenomenological model that was fitted to the experimental data of Amsoy 71 soybean soaking at a single temperature (30 °C) for only 10 hours and considered that after this period the moisture content of the grain had reached equilibrium.…”