Estudo e modelagem da cinética de hidratação de grãos de sorgo

Silva, Danielli Alessandra Reino Olegário da; Jorge, Luiz Mário de Matos; Jorge, Regina Maria Matos

doi:10.5935/1806-6690.20190006

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Revista Ciência Agronômica

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Sumário

Food Engineering • Rev. Ciênc. Agron. 50 (1) • Jan-Mar 2019 • https://doi.org/10.5935/1806-6690.20190006 copiar

Estudo e modelagem da cinética de hidratação de grãos de sorgo

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

RESUMO

Neste estudo, grãos de sorgo foram hidratados para avaliar os efeitos do tempo e temperatura na umidade e modelar o processo com diferentes equações matemáticas. Para esse fim, as cultivares de sorgo BRS 310 e BRS 655 foram submetidas à hidratação nas temperaturas de 30 ºC, 40 ºC, 50 ºC e 60 ºC, por um período de 12 horas. O processo de hidratação foi modelado com as equações empíricas de Peleg e Page e com os modelos fenomenológicos de Difusão e Omoto-Jorge. O tempo e a temperatura afetaram significativamente a cinética de hidratação dos grãos de sorgo. Os modelos de Peleg e de Difusão apresentaram ajustes mais satisfatórios para o processo e, por isso, foram generalizados. O coeficiente de difusão efetivo de água nos grãos durante a hidratação variou de 2,02.10^-11 a 6,34.10^-11 m².s^-1 para a cultivar BRS 310 e de 2,76.10^-11 a 4,38.10^-11 m².s^-1 para a BRS 655 com energias de ativação de 31,21 e 11,52 kJ.mol^-1, respectivamente.

Palavras-chave:
Sorghum bicolor; Difusividade de água; Absorção de água

Model	Cultivar	Temperature (ºC)	P^* * Relative average error; (%)	RMSE^ Square root of mean square error (%)	R² (%)
Peleg	BRS 310	30	1.87	3.16	99.2
		40	0.93	1.33	99.9
		50	0.61	0.72	99.9
		60	1.88	2.88	99.9
	BRS 655	30	2.30	3.64	99.4
		40	1.34	2.35	99.9
		50	1.37	1.83	99.8
		60	1.01	1.57	99.9
Page	BRS 310	30	2.05	2.64	95.4
		40	1.24	1.78	96.8
		50	0.77	0.98	98.8
		60	0.52	0.75	97.4
	BRS 655	30	1.75	2.36	95.5
		40	1.11	1.68	97.9
		50	0.64	0.81	98.5
		60	0.82	1.25	99.0
Diffusion	BRS 310	30	2.15	2.81	98.4
		40	1.57	2.71	99.2
		50	1.59	2.98	99.1
		60	1.32	2.84	99.3
	BRS 655	30	1.72	2.85	98.6
		40	1.21	2.69	99.3
		50	2.00	3.22	98.7
		60	1.21	3.14	99.5
Omoto-Jorge	BRS 310	30	4.08	6.45	98.2
		40	2.63	4.56	96.5
		50	6.68	9.75	81.5
		60	2.29	4.38	90.7
	BRS 655	30	5.93	9.04	96.6
		40	4.70	7.92	96.4
		50	7.15	10.69	87.0
		60	6.29	9.75	93.3

Cultivar	Model	Parameter	Equation	R² (%)	^* * Average relative error P (%)
BRS 310	Peleg	k₁	(9) $1 / k_{1} = 3 . 10^{9} . e^{(- 5892 / T)}$	99.3	4.39
BRS 310	Difusão	D_ef	(10) $D_{eff} = 2, 90 . e^{(- 3754 / T)}$	99.2	2.87
BRS 655	Peleg	k₁	(11) $1 / K_{1} = 1 . 10^{5} . e^{(- 2758 / T)}$	96.1	5.10
BRS 655	Difusão	D_ef	(12) $D_{eff} = 1, 77 . e^{(- 1393 / T)}$	80.0	4.58

Cultivar	Parameter	Equation	R² (%)	P (%)
BRS 310	k₂	(13) $k_{2} = - 2 x 10^{- 4} T + 5.45 x 1 0^{- 2}$	95.2	6.07
BRS 655	k₂	(14) $k_{2} = - 4 x 10^{- 4} T + 6.17 x 1 0^{- 2}$	99.1	0.47

Cultivar	Temperature (ºC)	^* * Effective diffusion coefficient Def (10-11m² s^-1)
BRS 310	30	2.017 ± 0.008
	40	3.098 ± 0.010
	50	4.113 ± 0.015
	60	6.342 ± 0.025
BRS 655	30	2.755 ± 0.012
	40	3.907 ± 0.012
	50	3.802 ± 0.015
	60	4.387 ± 0.120

Cereal	Variety	Temperature (ºC)	^* * Activation Energy Ea (kJ mol^-1)	Author
Sorghum	ICSV 111	10-50	3.88	Badau, Nkama e Jideani (2005)BADAU, M. H.; NKAMA, I.; JIDEANI, I. A.. Water-absorption characteristics of various pearl millet cultivars and sorghum grown in Northen Nigeria. Journal of Food Process Engineering, v. 28, n. 3, p. 282-298, 2005.
Sorghum	-	10-50	24.21	Kashiri, Kashaninejad e Aghajani (2010)KASHIRI, M.; KASHANINEJAD, M.; AGHAJANI, N.. Modeling water absorption of sorghum during soaking. Latin American Applied Research, v. 40, n. 4, p. 383-388, 2010.
Sorghum	White Kafir	0-100	8.34	Fan, Chu e Shellenberger (1963)FAN, L. -T.; CHU, P. -S.; SHELLENBERGER, J. A.. Diffusion of water in kernels of corn and sorghum. Cereal Chemistry, v. 40, n. 4, p. 303-313, 1963.
Sorghum	Atlas	0-100	8.42
Wheat	-		11.98	Maskan (2002)MASKAN, M.. Effect of processing on hydration kinetics of three wheat products of the same variety. Journal of Food Engineering, v. 52, n. 4, p. 337-341, 2002.
Corn	DKB 245PRO	40-67	31.95	Marques, Jorge e Jorge (2014)MARQUES, B. C.; JORGE, L. M. M.; JORGE, R. M. M.. Hydration kinetics, physicochemical composition, and textural changes of transgenic corn kernels of flint, semi-flint, and dent varieties. Food Science and Tchenology, v. 34, n. 1, 2014.
	DKB 390PRO		31.96
	DKB 240PRO		34.07
Barley	BRS ELIS	10-35	51.67	Montanuci, Jorge e Jorge (2015)MONTANUCI, F. D.; JORGE, L. M. M.; JORGE, R. M. M.. Effect of time and temperature on the hydration process of barley grains. Heat and Mass Transfer, v. 51, n. 3, p. 363-372, 2015.
Sorghum	BRS 310	30-60	31.21	This work
Sorghum	BRS 655	30-60	11.52	This work

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