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Previous issue date: 2013-08-29 / CAPES / FAPERJ / The aim of this study was to obtain the sorption isotherms, analyze the kinetics of drying jatropha seeds, perform mathematical modeling of sorption isotherms and kinetic experiments, and to study the thermodynamics of the process. Seeds with initial moisture content of 8-10%, dry basis, were used. The sorption isotherms were found using two experimental devices: a water activity meter and a thermal bath with temperatures adjusted at 30, 40 and 50 ?C for the first apparatus and 40, 50 and 60 ?C for the second one. To obtain the sorption isotherms with a thermal bath the method of saturated saline solutions of MgCl2, K2CO3, KI, NaCl, and NaBrO3 was applied and the time to reach equilibrium was, generally, 20 days. Nine kinetic experiments were performed setting temperatures at 30, 40 and 50 ?C, and the superficial gas velocity at 397, 794 and 1190 cm/min, with duration of three hundred and sixty minutes. Oswin's mathematical model was the best to describe the hygroscopic behavior of the isotherms found with the water activity meter, while Caurie's model was the best for the thermal bath data, because they showed the lowest deviations and the highest coefficients of determination. ANOVA indicated that only the water activity has significant influence over the equilibrium moisture on the sorption isotherm experiments, in both equipments. Nine mathematical models were tested to simulate the kinetics and the ?two exponential terms? model presented the lowest deviations and highest coefficients of determination. It was observed that the temperature and superficial gas velocity did not significantly influence the kinetic experiments. For calculation of the thermodynamic properties the models that best fitted the data of the two experiments to obtain the sorption isotherms were used. The positive values of the differential enthalpy and entropy for both studies showed that the sorption process of jatropha seeds is endothermic and irreversible. The negative values of the Gibbs free energy variation for both studies indicated that the sorption process occurs spontaneously for the temperature conditions evaluated. The enthalpy-entropy compensation theory was applied satisfactorily and Krug?s test showed that the isokinetic temperature was different from the harmonic mean temperature in both studies. / O objetivo deste trabalho foi obter as isotermas de sor??o, analisar a cin?tica de secagem da semente do pinh?o-manso, realizar a modelagem matem?tica dos experimentos da isoterma de equil?brio e de cin?tica, e o estudo termodin?mico do processo. Utilizaram-se sementes com teor de umidade inicial de 8 a 10 %, em base seca. Os experimentos de determina??o da isoterma de equil?brio foram realizados utilizando dois equipamentos: o medidor de atividade de ?gua e o banho t?rmico, com faixas de temperatura de 30, 40 e 50 ?C, para o primeiro, e de 40, 50 e 60 ?C, para o segundo. As isotermas obtidas pelo banho t?rmico foram obtidas atrav?s do m?todo das solu??es salinas saturadas de MgCl2, K2CO3, KI, NaCl e NaBrO3 e o tempo para atingir o equil?brio foi, em geral, de 20 dias. Foram realizados nove experimentos de cin?tica, nas temperaturas de 30, 40 e 50 ?C, com velocidade superficial do g?s de 397, 794 e 1190 cm/min, com dura??o de trezentos e sessenta minutos. O melhor modelo matem?tico selecionado para descrever o comportamento higrosc?pico das isotermas foi o Oswin, para o medidor de atividade de ?gua, e o de Caurie, para o banho t?rmico, pois apresentaram os menores desvios e os maiores coeficientes de determina??o. Atrav?s da ANOVA verificou-se que somente a atividade de ?gua apresentou influencia significativa sobre a umidade de equil?brio para os experimentos de isoterma, em ambos os equipamentos. Nove modelos matem?ticos foram testados para a simula??o da cin?tica sendo que o modelo de ?Dois termos exponenciais? apresentou os menores desvios e os maiores coeficientes de determina??o. Observou-se que a temperatura e a velocidade superficial do g?s n?o influenciaram significativamente os experimentos de cin?tica. Para os c?lculos das propriedades termodin?micas foram utilizados os modelos que melhor ajustaram os dados dos dois experimentos para obten??o das isotermas de sor??o. Os valores positivos de entalpia e entropia diferencial, para ambos os estudos, mostraram que o processo de sor??o de ?gua nos gr?os de pinh?o-manso ? endot?rmico e irrevers?vel. Os valores negativos da varia??o da energia livre de Gibbs, para os dois estudos, indicaram que o processo de sor??o ocorre de forma espont?nea para as condi??es de temperatura avaliadas. A teoria compensat?ria entalpia-entropia foi aplicada de forma satisfat?ria, e o teste de Krug mostrou que a temperatura isocin?tica foi diferente da temperatura m?dia harm?nica nos dois estudos realizados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:jspui/2525 |
| Date | 29 August 2013 |
| Creators | RAMOS, Beatriz Autullo |
| Contributors | Mendes, Marisa Fernandes, Mancini, Maur?cio Cordeiro, Mendes, Marisa Fernandes, Cal?ada, Lu?s Am?rico, Charbel, Andrea L?cia Teixeira |
| Publisher | Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Qu?mica, UFRRJ, Brasil, Instituto de Tecnologia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRRJ, instname:Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, instacron:UFRRJ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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