Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Programa de Pós-Graduação em Agronomia, 2018. / Objetivou-se com o presente trabalho avaliar a qualidade físico-química e microbiológica da silagem de grão de milho úmido armazenado em silo bolsa. Utilizaram-se grãos com umidade inicial de aproximadamente 36 e 38%. Depois de colhidos, os grãos foram imediatamente acondicionados em silobag IPESA®, com 60 m de comprimento e 1,4 m de diâmetro. A qualidade físico-química e microbiológica foi avaliada antes do acondicionamento dos grãos úmidos triturados (dia zero) e decorridos 30, 60, 90 e 120 dias de armazenamento, para cada teor de umidade. Foram coletadas amostras em duas diferentes posições dos silos bolsa, sendo uma na parte inicial e a outra no meio. Na avaliação da qualidade da silagem de milho foram determinados umidade, teor de lipídeos, teor de proteínas, teor de cinzas, teor de carboidratos, teor de fibra em detergente neutro e colorimetria. Na avaliação da qualidade microbiológica foram quantificados os fungos potencialmente aflatoxigênicos Aspergillus flavus e Aspergillus parasiticus. Foi adotado o delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x2x5, sendo dois teores de umidade (36 e 38%), duas posições no silo bolsa (inicial e meio) e cinco períodos de armazenamento (0, 30, 60, 90 e 120 dias), com três repetições. Houve variação quando se analisou o teor de umidade em função do tempo de armazenamento isoladamente. À medida que se elevou o período de armazenamento, houve incremento de teor de lipídeos para os teores de umidade de 36,0 e 38,0%. Não houve variação nos teores teores de cinzas e de proteínas. Os teores de fibra em detergente neutro e de carboidratos solúveis diminuíram à medida que se elevou o tempo de armazenamento. A acidez da silagem foi mais acentuada nos primeiros 30 dias de armazenamento. Verificou-se variação das variáveis saturação de cor (C) e diferença de cor (ΔE). Nas condições do presente trabalho não verificou-se proliferação de fungos A. flavus e A. parasiticus. Os resultados obtidos no presente trabalho permitem concluir que o teor inicial de umidade influencia a qualidade da silagem de grãos úmidos de milho; a posição no silo bolsa não afeta a qualidade da silagem, exceto para as variáveis acidez e saturação de cor; os silos tipo bolsa representam alternativa aos métodos tradicionais para obtenção de silagem de grãos úmidos de milho. / The objective of this work was to evaluate the physicochemical and microbiological quality of the wet corn grain silage stored in a silo bag. Grains with initial moisture of approximately 36 and 38% were used. After being harvested, the beans were immediately packed in IPESA® silobag, 60 m long and 1.4 m in diameter. The physico-chemical and microbiological quality was evaluated before the storage of the comminuted wet grains (day zero) and after 30, 60, 90 and 120 days of storage, for each moisture content. Samples were collected in two different positions of the bag silos, one in the initial part and the other in the middle. In the evaluation of the quality of corn silage were determined moisture, lipid content, protein content, ash content, carbohydrate content, neutral detergent fiber content and colorimetry. In the evaluation of the microbiological quality, the potentially aflatoxigenic fungi Aspergillus flavus and Aspergillus parasiticus were quantified. A completely randomized design was used in a 2x2x5 factorial scheme, with two moisture contents (36 and 38%), two positions in the silo bag (initial and medium) and five storage periods (0, 30, 60, 90 and 120 days ), with three replicates. There was variation when the moisture content was analyzed as a function of storage time alone. As the storage period increased, there was an increase in lipid content for moisture contents of 36.0 and 38.0%. There were no changes in the levels of ash and protein. The neutral detergent fiber and soluble carbohydrate contents decreased as storage time increased. The acidity of the silage was more pronounced in the first 30 days of storage. Variation of the variables color saturation (C) and color difference (ΔE) was verified. Under the conditions of the present work there was no proliferation of fungi A. flavus and A. parasiticus. The results obtained in the present work allow to conclude that the initial moisture content influences the moisture quality of corn wet grains; the position in the silo bag does not affect the quality of the silage except for the variables acidity and color saturation; the bag-type silos represent an alternative to the traditional methods to obtain silage from wet maize grains.

O trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade físico-química, microbiológica e a presença de micotoxinas em grãos de milho, desde o cultivo no campo e durante o armazenamento por nove meses, submetendo-os a diferentes métodos e temperaturas de secagem, assim como estabelecer os custos totais de secagem. Foram utilizados grãos de milho (Zea mays L.), cultivados na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, na safra agrícola 2008/2009. O trabalho foi dividido em dois estudos, conforme descrito a seguir: Estudo 1 - S1 - Secagem estacionária, com ar não aquecido, na condição ambiente, a 20+5 ºC; S2 - Secagem estacionária, com ar aquecido, uso de GLP, a 40+5 ºC; S3 – Secagem estacionária, em silo secador solar. Estudo 2 - S4 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 60+5 ºC, com uso de GLP; S5 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 70+5 ºC, com uso de GLP; S6 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 80+5 ºC, com uso de GLP. Durante as secagens foram acompanhadas a umidade e temperatura da massa de grãos, temperatura e velocidade do ar de secagem, calculada a taxa de secagem e estabelecido os custos totais de secagem. Durante o armazenamento, as análises físico-químicas, microbiológicas e toxicológicas foram realizadas em intervalos de três meses, contando como tempo zero o momento após a secagem. Conclui-se que: 1. As maiores perdas quantitativas e qualitativas dos grãos durante o armazenamento ocorrem a partir dos seis meses, para todos os métodos de secagem estudados. 2. O extrato etéreo é o constituinte químico que mais se degrada durante o armazenamento dos grãos de milho. 3. A secagem intermitente nas temperaturas estudadas não causa danos mecânicos visíveis e qualitativos imediatos aos grãos de milho. 4. Os fungos do gênero Fusarium e Penicillium predominam tanto no campo como no armazém em relação ao fungo do gênero Aspergillus. 5. O custo total da secagem estacionária de grãos de milho por saco (60 kg) é mais que três vezes superior quando se utiliza GLP, em comparação ao ar natural, e mais que dez vezes superior, quando comparado a secagem solar. 6. A secagem intermitente, em temperatura do ar de 80 ºC apresenta maior eficiência de trabalho, maior taxa de secagem e o menor tempo total de secagem, enquanto que em 70 ºC apresenta maior eficiência econômica. 7. A contaminação de grãos de milho com fumonisinas e tricotecenos ocorre no campo, e durante todo o armazenamento, enquanto a produção de aflatoxinas começa durante o armazenamento em grãos com umidade mais baixa. / This study aimed to evaluate the physico-chemical and microbiological properties and the presence of mycotoxins in maize grains from growing in the field and during storage for nove months, submitting to different methods and drying temperatures, as well as establishing the total costs of drying. Were used corn (Zea mays L.) grown at the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, in the season 2008/2009. The work was divided into two studys, as described below: Study 1 - S1 - Stationary drying with unheated air at room temperature at 20+5 °C, S2 - Stationary drying with heated air, use of LPG, 40 +5 °C; S3 - Stationary drying, solar drying silo. Estudy 2 - S4 - Intermittent drying with air heated to 60 +5 °C using LPG; S5 - Intermittent drying with air heated to 70 +5 °C using LPG; S6 - Intermittent drying with air heated to 80 +5 °C, with use of LPG. During drying was monitored humidity and temperature of the mass, temperature and air velocity of drying, the drying rate calculated and established the total costs of drying. During storage, the physic-chemical, microbiological and toxicological properties have been carried out every three months, counting the time as zero time after drying. We conclude that: 1. Major quantitative and qualitative losses of grain during storage occur from six months to the all drying methods studied. 2. The ether extract is the chemical constituent that most degrades during storage of corn. 3. The intermittent drying in the temperatures studied did not cause visible mechanical damage and immediate quality of corn grains. 4. The fungi Fusarium and Penicillium dominated both the field and in the store in relation to the fungus Aspergillus. 5. The total cost of stationary drying of grains per bag (60 kg) is more than three times higher when using LPG compared to natural air, and more than ten times higher when compared to solar drying. 6. The intermittent drying air temperature of 80 ºC has a higher work efficiency, increased drying rate and the lowest total time of drying, whereas at 70 ºC has a higher economic efficiency. 7. Contamination of corn with fumonisins and trichothecenes occurs in the field and during storage, while the production of aflatoxins during storage begins in grains with higher moisture.

O trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade físico-química, microbiológica e a presença de micotoxinas em grãos de milho, desde o cultivo no campo e durante o armazenamento por nove meses, submetendo-os a diferentes métodos e temperaturas de secagem, assim como estabelecer os custos totais de secagem. Foram utilizados grãos de milho (Zea mays L.), cultivados na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, na safra agrícola 2008/2009. O trabalho foi dividido em dois estudos, conforme descrito a seguir: Estudo 1 - S1 - Secagem estacionária, com ar não aquecido, na condição ambiente, a 20+5 ºC; S2 - Secagem estacionária, com ar aquecido, uso de GLP, a 40+5 ºC; S3 – Secagem estacionária, em silo secador solar. Estudo 2 - S4 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 60+5 ºC, com uso de GLP; S5 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 70+5 ºC, com uso de GLP; S6 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 80+5 ºC, com uso de GLP. Durante as secagens foram acompanhadas a umidade e temperatura da massa de grãos, temperatura e velocidade do ar de secagem, calculada a taxa de secagem e estabelecido os custos totais de secagem. Durante o armazenamento, as análises físico-químicas, microbiológicas e toxicológicas foram realizadas em intervalos de três meses, contando como tempo zero o momento após a secagem. Conclui-se que: 1. As maiores perdas quantitativas e qualitativas dos grãos durante o armazenamento ocorrem a partir dos seis meses, para todos os métodos de secagem estudados. 2. O extrato etéreo é o constituinte químico que mais se degrada durante o armazenamento dos grãos de milho. 3. A secagem intermitente nas temperaturas estudadas não causa danos mecânicos visíveis e qualitativos imediatos aos grãos de milho. 4. Os fungos do gênero Fusarium e Penicillium predominam tanto no campo como no armazém em relação ao fungo do gênero Aspergillus. 5. O custo total da secagem estacionária de grãos de milho por saco (60 kg) é mais que três vezes superior quando se utiliza GLP, em comparação ao ar natural, e mais que dez vezes superior, quando comparado a secagem solar. 6. A secagem intermitente, em temperatura do ar de 80 ºC apresenta maior eficiência de trabalho, maior taxa de secagem e o menor tempo total de secagem, enquanto que em 70 ºC apresenta maior eficiência econômica. 7. A contaminação de grãos de milho com fumonisinas e tricotecenos ocorre no campo, e durante todo o armazenamento, enquanto a produção de aflatoxinas começa durante o armazenamento em grãos com umidade mais baixa. / This study aimed to evaluate the physico-chemical and microbiological properties and the presence of mycotoxins in maize grains from growing in the field and during storage for nove months, submitting to different methods and drying temperatures, as well as establishing the total costs of drying. Were used corn (Zea mays L.) grown at the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, in the season 2008/2009. The work was divided into two studys, as described below: Study 1 - S1 - Stationary drying with unheated air at room temperature at 20+5 °C, S2 - Stationary drying with heated air, use of LPG, 40 +5 °C; S3 - Stationary drying, solar drying silo. Estudy 2 - S4 - Intermittent drying with air heated to 60 +5 °C using LPG; S5 - Intermittent drying with air heated to 70 +5 °C using LPG; S6 - Intermittent drying with air heated to 80 +5 °C, with use of LPG. During drying was monitored humidity and temperature of the mass, temperature and air velocity of drying, the drying rate calculated and established the total costs of drying. During storage, the physic-chemical, microbiological and toxicological properties have been carried out every three months, counting the time as zero time after drying. We conclude that: 1. Major quantitative and qualitative losses of grain during storage occur from six months to the all drying methods studied. 2. The ether extract is the chemical constituent that most degrades during storage of corn. 3. The intermittent drying in the temperatures studied did not cause visible mechanical damage and immediate quality of corn grains. 4. The fungi Fusarium and Penicillium dominated both the field and in the store in relation to the fungus Aspergillus. 5. The total cost of stationary drying of grains per bag (60 kg) is more than three times higher when using LPG compared to natural air, and more than ten times higher when compared to solar drying. 6. The intermittent drying air temperature of 80 ºC has a higher work efficiency, increased drying rate and the lowest total time of drying, whereas at 70 ºC has a higher economic efficiency. 7. Contamination of corn with fumonisins and trichothecenes occurs in the field and during storage, while the production of aflatoxins during storage begins in grains with higher moisture.

O trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade físico-química, microbiológica e a presença de micotoxinas em grãos de milho, desde o cultivo no campo e durante o armazenamento por nove meses, submetendo-os a diferentes métodos e temperaturas de secagem, assim como estabelecer os custos totais de secagem. Foram utilizados grãos de milho (Zea mays L.), cultivados na Universidade Federal do Rio Grande do Sul, em Eldorado do Sul, na safra agrícola 2008/2009. O trabalho foi dividido em dois estudos, conforme descrito a seguir: Estudo 1 - S1 - Secagem estacionária, com ar não aquecido, na condição ambiente, a 20+5 ºC; S2 - Secagem estacionária, com ar aquecido, uso de GLP, a 40+5 ºC; S3 – Secagem estacionária, em silo secador solar. Estudo 2 - S4 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 60+5 ºC, com uso de GLP; S5 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 70+5 ºC, com uso de GLP; S6 - Secagem intermitente, com ar aquecido a 80+5 ºC, com uso de GLP. Durante as secagens foram acompanhadas a umidade e temperatura da massa de grãos, temperatura e velocidade do ar de secagem, calculada a taxa de secagem e estabelecido os custos totais de secagem. Durante o armazenamento, as análises físico-químicas, microbiológicas e toxicológicas foram realizadas em intervalos de três meses, contando como tempo zero o momento após a secagem. Conclui-se que: 1. As maiores perdas quantitativas e qualitativas dos grãos durante o armazenamento ocorrem a partir dos seis meses, para todos os métodos de secagem estudados. 2. O extrato etéreo é o constituinte químico que mais se degrada durante o armazenamento dos grãos de milho. 3. A secagem intermitente nas temperaturas estudadas não causa danos mecânicos visíveis e qualitativos imediatos aos grãos de milho. 4. Os fungos do gênero Fusarium e Penicillium predominam tanto no campo como no armazém em relação ao fungo do gênero Aspergillus. 5. O custo total da secagem estacionária de grãos de milho por saco (60 kg) é mais que três vezes superior quando se utiliza GLP, em comparação ao ar natural, e mais que dez vezes superior, quando comparado a secagem solar. 6. A secagem intermitente, em temperatura do ar de 80 ºC apresenta maior eficiência de trabalho, maior taxa de secagem e o menor tempo total de secagem, enquanto que em 70 ºC apresenta maior eficiência econômica. 7. A contaminação de grãos de milho com fumonisinas e tricotecenos ocorre no campo, e durante todo o armazenamento, enquanto a produção de aflatoxinas começa durante o armazenamento em grãos com umidade mais baixa. / This study aimed to evaluate the physico-chemical and microbiological properties and the presence of mycotoxins in maize grains from growing in the field and during storage for nove months, submitting to different methods and drying temperatures, as well as establishing the total costs of drying. Were used corn (Zea mays L.) grown at the Federal University of Rio Grande do Sul, in Eldorado do Sul, in the season 2008/2009. The work was divided into two studys, as described below: Study 1 - S1 - Stationary drying with unheated air at room temperature at 20+5 °C, S2 - Stationary drying with heated air, use of LPG, 40 +5 °C; S3 - Stationary drying, solar drying silo. Estudy 2 - S4 - Intermittent drying with air heated to 60 +5 °C using LPG; S5 - Intermittent drying with air heated to 70 +5 °C using LPG; S6 - Intermittent drying with air heated to 80 +5 °C, with use of LPG. During drying was monitored humidity and temperature of the mass, temperature and air velocity of drying, the drying rate calculated and established the total costs of drying. During storage, the physic-chemical, microbiological and toxicological properties have been carried out every three months, counting the time as zero time after drying. We conclude that: 1. Major quantitative and qualitative losses of grain during storage occur from six months to the all drying methods studied. 2. The ether extract is the chemical constituent that most degrades during storage of corn. 3. The intermittent drying in the temperatures studied did not cause visible mechanical damage and immediate quality of corn grains. 4. The fungi Fusarium and Penicillium dominated both the field and in the store in relation to the fungus Aspergillus. 5. The total cost of stationary drying of grains per bag (60 kg) is more than three times higher when using LPG compared to natural air, and more than ten times higher when compared to solar drying. 6. The intermittent drying air temperature of 80 ºC has a higher work efficiency, increased drying rate and the lowest total time of drying, whereas at 70 ºC has a higher economic efficiency. 7. Contamination of corn with fumonisins and trichothecenes occurs in the field and during storage, while the production of aflatoxins during storage begins in grains with higher moisture.

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

A soja é um grão rico em proteínas e a sua inclusão na alimentação das pessoas possibilita uma maior fonte de proteína que alimentos comuns como o arroz e o feijão. Entretanto, para possibilitar o armazenamento e transporte sem afetar a qualidade dos grãos, há a necessidade de um processo de secagem que normalmente é otimizado para produção de óleo de soja, e não há preocupação em preservar a parte proteica dos grãos. Tratamentos térmicos aplicados a alimentos, como a secagem, podem modificar a funcionalidade das proteínas. Logo, torna-se necessário estudar as melhores condições da utilização do processo de secagem que possibilitem minimizar a desnaturação proteica dos grãos de soja. Neste estudo foram realizados, inicialmente, experimentos de secagem de grãos de soja variando o tipo de secador, a altura de camada da amostra, assim como a velocidade e a temperatura do ar de secagem, para avaliar o processo em função da redução do teor de umidade. Com os resultados obtidos nestes experimentos, foi avaliado o ajuste de modelos matemáticos retirados da literatura através da análise do percentual do erro médio relativo (EMR) e do coeficiente de determinação (R2) obtidos via regressão nãolinear. Para os dois secadores avaliados (secador piloto e estufa de secagem), o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem obtidas foi o modelo da Aproximação da difusão. A partir dos resultados obtidos nestes experimentos, outros foram realizados para assim avaliar como a secagem influencia na desnaturação proteica dos grãos. Utilizou-se o método de Kjeldahl modificado para quantificar as proteínas totais e dispersáveis dos grãos. Por meio dos resultados obtidos, foi possível observar que a temperatura do ar e o tempo de processo são parâmetros primordiais para o processo. Contudo, a melhor condição de secagem não pode ser determinada sem levar-se em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. Por exemplo, se houver a possibilidade de utilizar um tempo maior para secar os grãos de soja, a temperatura de 60°C mostrou-se como uma boa opção para manter alto o teor de proteína dispersável, 29 kg de proteína dispersável/100 kg de sólidos secos (s. s.), em 30 minutos de secagem. Caso seja economicamente viável, utilizar ar a 100°C também se mostrou como uma boa opção de secagem, sendo obtidos grãos de soja com aproximadamente 29,5 kg de proteína dispersável/100 kg de s. s. em apenas 6 minutos de secagem. Adicionalmente, foram determinadas experimentalmente isotermas de sorção de umidade para os grãos de soja nas temperaturas de 10 e 25ºC. Modelos de isoterma de sorção de umidade foram selecionados da literatura para ajuste aos dados experimentais obtidos, avaliando-se o percentual do erro médio relativo (EMR), coeficiente de determinação (R2) e valor de chi-quadrado (χ2) como indicadores da qualidade do ajuste. Foi observado que o modelo de GAB obteve o melhor ajuste aos dados obtidos (EMR = 4,1643%, R2 = 0,9937 e χ2 = 1,6684). A partir destes resultados, foi determinado o calor total de sorção, onde foi observado que o mesmo diminuiu com o aumento do teor de umidade de equilíbrio dos grãos, atingindo o valor correspondente ao calor de vaporização da água em um teor de umidade dos grãos de soja de aproximadamente 23% (base seca). Por fim, através dos resultados obtidos, é possível afirmar que a temperatura do ar e o tempo de secagem são parâmetros primordiais para o processo de secagem dos grãos de soja visando a produção de proteínas de soja, não permitindo eleger uma melhor condição de secagem sem levar em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. / Soybean is a grain rich in proteins and their inclusion in the diet of people provides a greater source of protein than common foods like rice and beans. However, to enable storage and transport without affecting grain quality, there is a need for a drying process which is normally optimized for the production of soybean oil, and there is no concern for preserving the protein content of the grains. Heat treatment applied to foods, such as drying, can modify the functionality of the proteins. Therefore, it becomes necessary to study conditions for the best utilization of the drying process, enabling to minimize protein denaturation of the soybean. This study was conducted initially with soybean drying experiments varying the type of dryer, the height of the sample layer as well as the drying air velocity and temperature, evaluating the process according to the reduction of moisture content. With the results of these experiments, it was evaluated the fit of mathematical models taken from the literature by examining the percentage of mean relative deviation (MRD) and the coefficient of determination (R2) obtained using nonlinear regression. For the two dryers evaluated (pilot-scale dryer and oven), the model that best fitted the drying curves obtained was Approximation of diffusion model. Using the results obtained in these experiments, others were conducted so as to evaluate how drying influences protein denaturation of the grains. It was used a modified Kjeldahl method to quantify the total and dispersible protein content of the grains. From the obtained results, it was observed that the air temperature and the process time are essential parameters for the process. However, the best drying condition cannot be determined without taking into account the energy cost and the time available for the process. For example, if there is the possibility of using a longer time to dry soybeans, the temperature of 60°C proved to be a good choice to maintain a high dispersible protein content, 29 kg of dispersible protein /100 kg dry solids (d. s.) in 30 minutes of drying. If economically feasible, using air at 100°C was also a good option for drying, obtaining soybeans with approximately 29.5 kg of dispersible protein /100 kg d. s. within 6 minutes. Additionally, moisture sorption isotherms for soybeans were experimentally determined in the temperatures of 10 and 25°C. Models of moisture sorption isotherms were selected from the literature to fit the experimental data obtained by assessing the percentage of mean relative deviation (MRD), the coefficient of determination (R2) and chi-square value (χ2) as quality indicators of the fitting. It was observed that the GAB model had the best fit to the data obtained (MRD = 4.1643%, R2 = 0.9937 and χ2 = 1.6684). From these results, it was determined the total heat of sorption, where it was observed to decrease with the increase of the equilibrium moisture content of the beans, reaching the value corresponding to the heat of vaporization of water at a moisture content of approximately 23% (dry basis). Finally, from the results obtained, it can be stated that the air temperature and drying time are vital parameters for the process of drying the soybeans in order to produce soy proteins, not being possible however to elect a best drying condition without taking into account the energy costs and the time available for the process.

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

A soja é um grão rico em proteínas e a sua inclusão na alimentação das pessoas possibilita uma maior fonte de proteína que alimentos comuns como o arroz e o feijão. Entretanto, para possibilitar o armazenamento e transporte sem afetar a qualidade dos grãos, há a necessidade de um processo de secagem que normalmente é otimizado para produção de óleo de soja, e não há preocupação em preservar a parte proteica dos grãos. Tratamentos térmicos aplicados a alimentos, como a secagem, podem modificar a funcionalidade das proteínas. Logo, torna-se necessário estudar as melhores condições da utilização do processo de secagem que possibilitem minimizar a desnaturação proteica dos grãos de soja. Neste estudo foram realizados, inicialmente, experimentos de secagem de grãos de soja variando o tipo de secador, a altura de camada da amostra, assim como a velocidade e a temperatura do ar de secagem, para avaliar o processo em função da redução do teor de umidade. Com os resultados obtidos nestes experimentos, foi avaliado o ajuste de modelos matemáticos retirados da literatura através da análise do percentual do erro médio relativo (EMR) e do coeficiente de determinação (R2) obtidos via regressão nãolinear. Para os dois secadores avaliados (secador piloto e estufa de secagem), o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem obtidas foi o modelo da Aproximação da difusão. A partir dos resultados obtidos nestes experimentos, outros foram realizados para assim avaliar como a secagem influencia na desnaturação proteica dos grãos. Utilizou-se o método de Kjeldahl modificado para quantificar as proteínas totais e dispersáveis dos grãos. Por meio dos resultados obtidos, foi possível observar que a temperatura do ar e o tempo de processo são parâmetros primordiais para o processo. Contudo, a melhor condição de secagem não pode ser determinada sem levar-se em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. Por exemplo, se houver a possibilidade de utilizar um tempo maior para secar os grãos de soja, a temperatura de 60°C mostrou-se como uma boa opção para manter alto o teor de proteína dispersável, 29 kg de proteína dispersável/100 kg de sólidos secos (s. s.), em 30 minutos de secagem. Caso seja economicamente viável, utilizar ar a 100°C também se mostrou como uma boa opção de secagem, sendo obtidos grãos de soja com aproximadamente 29,5 kg de proteína dispersável/100 kg de s. s. em apenas 6 minutos de secagem. Adicionalmente, foram determinadas experimentalmente isotermas de sorção de umidade para os grãos de soja nas temperaturas de 10 e 25ºC. Modelos de isoterma de sorção de umidade foram selecionados da literatura para ajuste aos dados experimentais obtidos, avaliando-se o percentual do erro médio relativo (EMR), coeficiente de determinação (R2) e valor de chi-quadrado (χ2) como indicadores da qualidade do ajuste. Foi observado que o modelo de GAB obteve o melhor ajuste aos dados obtidos (EMR = 4,1643%, R2 = 0,9937 e χ2 = 1,6684). A partir destes resultados, foi determinado o calor total de sorção, onde foi observado que o mesmo diminuiu com o aumento do teor de umidade de equilíbrio dos grãos, atingindo o valor correspondente ao calor de vaporização da água em um teor de umidade dos grãos de soja de aproximadamente 23% (base seca). Por fim, através dos resultados obtidos, é possível afirmar que a temperatura do ar e o tempo de secagem são parâmetros primordiais para o processo de secagem dos grãos de soja visando a produção de proteínas de soja, não permitindo eleger uma melhor condição de secagem sem levar em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. / Soybean is a grain rich in proteins and their inclusion in the diet of people provides a greater source of protein than common foods like rice and beans. However, to enable storage and transport without affecting grain quality, there is a need for a drying process which is normally optimized for the production of soybean oil, and there is no concern for preserving the protein content of the grains. Heat treatment applied to foods, such as drying, can modify the functionality of the proteins. Therefore, it becomes necessary to study conditions for the best utilization of the drying process, enabling to minimize protein denaturation of the soybean. This study was conducted initially with soybean drying experiments varying the type of dryer, the height of the sample layer as well as the drying air velocity and temperature, evaluating the process according to the reduction of moisture content. With the results of these experiments, it was evaluated the fit of mathematical models taken from the literature by examining the percentage of mean relative deviation (MRD) and the coefficient of determination (R2) obtained using nonlinear regression. For the two dryers evaluated (pilot-scale dryer and oven), the model that best fitted the drying curves obtained was Approximation of diffusion model. Using the results obtained in these experiments, others were conducted so as to evaluate how drying influences protein denaturation of the grains. It was used a modified Kjeldahl method to quantify the total and dispersible protein content of the grains. From the obtained results, it was observed that the air temperature and the process time are essential parameters for the process. However, the best drying condition cannot be determined without taking into account the energy cost and the time available for the process. For example, if there is the possibility of using a longer time to dry soybeans, the temperature of 60°C proved to be a good choice to maintain a high dispersible protein content, 29 kg of dispersible protein /100 kg dry solids (d. s.) in 30 minutes of drying. If economically feasible, using air at 100°C was also a good option for drying, obtaining soybeans with approximately 29.5 kg of dispersible protein /100 kg d. s. within 6 minutes. Additionally, moisture sorption isotherms for soybeans were experimentally determined in the temperatures of 10 and 25°C. Models of moisture sorption isotherms were selected from the literature to fit the experimental data obtained by assessing the percentage of mean relative deviation (MRD), the coefficient of determination (R2) and chi-square value (χ2) as quality indicators of the fitting. It was observed that the GAB model had the best fit to the data obtained (MRD = 4.1643%, R2 = 0.9937 and χ2 = 1.6684). From these results, it was determined the total heat of sorption, where it was observed to decrease with the increase of the equilibrium moisture content of the beans, reaching the value corresponding to the heat of vaporization of water at a moisture content of approximately 23% (dry basis). Finally, from the results obtained, it can be stated that the air temperature and drying time are vital parameters for the process of drying the soybeans in order to produce soy proteins, not being possible however to elect a best drying condition without taking into account the energy costs and the time available for the process.

A soja é um grão rico em proteínas e a sua inclusão na alimentação das pessoas possibilita uma maior fonte de proteína que alimentos comuns como o arroz e o feijão. Entretanto, para possibilitar o armazenamento e transporte sem afetar a qualidade dos grãos, há a necessidade de um processo de secagem que normalmente é otimizado para produção de óleo de soja, e não há preocupação em preservar a parte proteica dos grãos. Tratamentos térmicos aplicados a alimentos, como a secagem, podem modificar a funcionalidade das proteínas. Logo, torna-se necessário estudar as melhores condições da utilização do processo de secagem que possibilitem minimizar a desnaturação proteica dos grãos de soja. Neste estudo foram realizados, inicialmente, experimentos de secagem de grãos de soja variando o tipo de secador, a altura de camada da amostra, assim como a velocidade e a temperatura do ar de secagem, para avaliar o processo em função da redução do teor de umidade. Com os resultados obtidos nestes experimentos, foi avaliado o ajuste de modelos matemáticos retirados da literatura através da análise do percentual do erro médio relativo (EMR) e do coeficiente de determinação (R2) obtidos via regressão nãolinear. Para os dois secadores avaliados (secador piloto e estufa de secagem), o modelo que melhor se ajustou às curvas de secagem obtidas foi o modelo da Aproximação da difusão. A partir dos resultados obtidos nestes experimentos, outros foram realizados para assim avaliar como a secagem influencia na desnaturação proteica dos grãos. Utilizou-se o método de Kjeldahl modificado para quantificar as proteínas totais e dispersáveis dos grãos. Por meio dos resultados obtidos, foi possível observar que a temperatura do ar e o tempo de processo são parâmetros primordiais para o processo. Contudo, a melhor condição de secagem não pode ser determinada sem levar-se em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. Por exemplo, se houver a possibilidade de utilizar um tempo maior para secar os grãos de soja, a temperatura de 60°C mostrou-se como uma boa opção para manter alto o teor de proteína dispersável, 29 kg de proteína dispersável/100 kg de sólidos secos (s. s.), em 30 minutos de secagem. Caso seja economicamente viável, utilizar ar a 100°C também se mostrou como uma boa opção de secagem, sendo obtidos grãos de soja com aproximadamente 29,5 kg de proteína dispersável/100 kg de s. s. em apenas 6 minutos de secagem. Adicionalmente, foram determinadas experimentalmente isotermas de sorção de umidade para os grãos de soja nas temperaturas de 10 e 25ºC. Modelos de isoterma de sorção de umidade foram selecionados da literatura para ajuste aos dados experimentais obtidos, avaliando-se o percentual do erro médio relativo (EMR), coeficiente de determinação (R2) e valor de chi-quadrado (χ2) como indicadores da qualidade do ajuste. Foi observado que o modelo de GAB obteve o melhor ajuste aos dados obtidos (EMR = 4,1643%, R2 = 0,9937 e χ2 = 1,6684). A partir destes resultados, foi determinado o calor total de sorção, onde foi observado que o mesmo diminuiu com o aumento do teor de umidade de equilíbrio dos grãos, atingindo o valor correspondente ao calor de vaporização da água em um teor de umidade dos grãos de soja de aproximadamente 23% (base seca). Por fim, através dos resultados obtidos, é possível afirmar que a temperatura do ar e o tempo de secagem são parâmetros primordiais para o processo de secagem dos grãos de soja visando a produção de proteínas de soja, não permitindo eleger uma melhor condição de secagem sem levar em consideração o custo energético e o tempo disponível para o processo. / Soybean is a grain rich in proteins and their inclusion in the diet of people provides a greater source of protein than common foods like rice and beans. However, to enable storage and transport without affecting grain quality, there is a need for a drying process which is normally optimized for the production of soybean oil, and there is no concern for preserving the protein content of the grains. Heat treatment applied to foods, such as drying, can modify the functionality of the proteins. Therefore, it becomes necessary to study conditions for the best utilization of the drying process, enabling to minimize protein denaturation of the soybean. This study was conducted initially with soybean drying experiments varying the type of dryer, the height of the sample layer as well as the drying air velocity and temperature, evaluating the process according to the reduction of moisture content. With the results of these experiments, it was evaluated the fit of mathematical models taken from the literature by examining the percentage of mean relative deviation (MRD) and the coefficient of determination (R2) obtained using nonlinear regression. For the two dryers evaluated (pilot-scale dryer and oven), the model that best fitted the drying curves obtained was Approximation of diffusion model. Using the results obtained in these experiments, others were conducted so as to evaluate how drying influences protein denaturation of the grains. It was used a modified Kjeldahl method to quantify the total and dispersible protein content of the grains. From the obtained results, it was observed that the air temperature and the process time are essential parameters for the process. However, the best drying condition cannot be determined without taking into account the energy cost and the time available for the process. For example, if there is the possibility of using a longer time to dry soybeans, the temperature of 60°C proved to be a good choice to maintain a high dispersible protein content, 29 kg of dispersible protein /100 kg dry solids (d. s.) in 30 minutes of drying. If economically feasible, using air at 100°C was also a good option for drying, obtaining soybeans with approximately 29.5 kg of dispersible protein /100 kg d. s. within 6 minutes. Additionally, moisture sorption isotherms for soybeans were experimentally determined in the temperatures of 10 and 25°C. Models of moisture sorption isotherms were selected from the literature to fit the experimental data obtained by assessing the percentage of mean relative deviation (MRD), the coefficient of determination (R2) and chi-square value (χ2) as quality indicators of the fitting. It was observed that the GAB model had the best fit to the data obtained (MRD = 4.1643%, R2 = 0.9937 and χ2 = 1.6684). From these results, it was determined the total heat of sorption, where it was observed to decrease with the increase of the equilibrium moisture content of the beans, reaching the value corresponding to the heat of vaporization of water at a moisture content of approximately 23% (dry basis). Finally, from the results obtained, it can be stated that the air temperature and drying time are vital parameters for the process of drying the soybeans in order to produce soy proteins, not being possible however to elect a best drying condition without taking into account the energy costs and the time available for the process.