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DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DO FEIJÃO FRADINHO

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A determinação de propriedades físicas de grãos possui grande importância em diversas etapas do processo de beneficiamento, como o dimensionamento de equipamentos e sistemas para colheita, manuseio, transporte, secagem e armazenamento. O feijão-fradinho (Vigna unguiculata (L.) Walp.) está presente na culinária brasileira de diversas formas, sendo consumido em vagem verde, grãos verdes, grãos secos ou, ainda, no preparo de pratos, como o acarajé. Encontram-se na literatura diversos trabalhos com a determinação de propriedades físicas de grãos, porém nenhum realizado com o feijão-fradinho. O presente trabalho determinou a variação com a massa do grão, dimensões, densidade aparente, densidade real, porosidade, ângulo de talude (repouso) e coeficiente de atrito estático entre grãos de feijão-fradinho (interno) e superfícies de aço inoxidável e aço galvanizado. Os resultados obtidos contribuem com o conhecimento sobre o produto e projeto e dimensionamento de equipamentos e processos. ABSTRACT The determination of the grains' physical properties is essential for the various processes including gathering, handling, transportation, drying and storage. Blackeye cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) is used in the Brazilian gastronomy – in the form of green pods, green beans, dried beans – it is also used for the preparation of acarajé. The literature includes many works on the physical properties of several grains other than the blackeye cowpea. The present work, however, determines the variation of some blackeye cowpea physical properties under different moisture contents (grains mass, dimensions, real and bulk densities, porosity, angle of repose and the static coefficient of friction among grains and grains with stainless steel and galvanized iron). The data described in this paper seek to divulge the value of blackeye cowpea and the development of efficacious designs and projects for equipment and processes.
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Revista Brasilei ra de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011 27
ISSN 1517-8595
DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS DO FEIJÃO FRADINHO
Nattália Di Lanaro1, Larissa Grazielle Bajay1, Victor Martins Pinto de Queiroz1,
Renan Cupertino Silva Pinto1, Isadora Garcia de Albuquerque Leitão1,
Bruna Candiani Lessio1, Pedro Esteves Duarte Augusto1
RESUMO
A determinação de propriedades físicas de grãos possui grande importância em diversas etapas
do processo de beneficiamento, como o dimensionamento de equipamentos e sistemas para
colheita, manuseio, transporte, secagem e armazenamento. O feijão-fradinho (Vigna
unguiculata (L.) Walp.) está presente na culinária brasileira de diversas formas, sendo
consumido em vagem verde, grãos verdes, grãos secos ou, ainda, no preparo de pratos, como o
acarajé. Encontram-se na literatura diversos trabalhos com a determinação de propriedades
físicas de grãos, porém nenhum realizado com o feijão-fradinho. O presente trabalho
determinou a variação com a massa do grão, dimensões, densidade aparente, densidade real,
porosidade, ângulo de talude (repouso) e coeficiente de atrito estático entre grãos de feijão-
fradinho (interno) e superfícies de aço inoxidável e aço galvanizado. Os resultados obtidos
contribuem com o conhecimento sobre o produto e projeto e dimensionamento de equipamentos
e processos.
Palavras-chave: propriedades físicas, grãos, matérias-primas vegetais
PHYSICAL PROPERTIES OF THE BLACKEYE COWPEA
ABSTRACT
The determination of the grains’ physical properties is essential for the various processes
including gathering, handling, transportation, drying and storage. Blackeye cowpea (Vigna
unguiculata (L.) Walp) is used in the Brazilian gastronomy – in the form of green pods, green
beans, dried beans – it is also used for the preparation of acarajé. The literature includes many
works on the physical properties of several grains other than the blackeye cowpea. The present
work, however, determines the variation of some blackeye cowpea physical properties under
different moisture contents (grains mass, dimensions, real and bulk densities, porosity, angle of
repose and the static coefficient of friction among grains and grains with stainless steel and
galvanized iron). The data described in this paper seek to divulge the value of blackeye cowpea
and the development of efficacious designs and projects for equipment and processes.
Keywords: physical properties, grains, vegetal raw material
Protocolo 103.042 de 29/07/2010
1 Departamento de Alimentos, Colégio Técnico de Campinas (COTUCA), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
COTUCA/UNICAMP: Rua Culto à Ciência, 177 - Bairro Botafogo CEP:13020-060 – Campinas, SP E-mail:
pedro@cotuca.unicamp.br
28 Determinação de propriedades físicas do feijão fradinho Bajay et al
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011
INTRODUÇÃO
A determinação de propriedades físicas
de grãos possui relevância em diversas etapas
do processo de beneficiamento, como o
dimensionamento de equipamentos e sistemas
para colheita, manuseio, transporte, secagem e
armazenamento (Nikoobin et al., 2009; Işik &
Işik, 2008; Karababa, 2006; Amin et al., 2004;
Ferraz, 1993; Benedetti, 1987; Mohsenin,
1986). O conhecimento dessas propriedades é
essencial e necessário no processamento de
alimentos, principalmente na elaboração de
projetos econômicos e eficientes (Ferraz, 1993).
Tal importância é evidenciada ao se
analisar os trabalhos desenvolvidos na literatura
recente, para diversos grãos, como grão-de-bico
(Nikoobin et al., 2009; Işik & Işik, 2008; Konak
et al., 2002), trigo (Karimi et al., 2009;
Benedetti & Jorge, 1987a; Benedetti & Jorge,
1987b; Benedetti, 1987) sementes de niger
(Solomon & Zewdu, 2009), milho de pipoca
(Karababa, 2006), lentilha (Amin et al., 2004;
Çarman, 1996), castanha-de-caju
(Balasubramanian, 2001), bambara
(Mpotokwane et al.; 2008; Baryeh, 2001), café
(Chandrasekar & Viswanathan, 1999),
amendoim, arroz, feijão, milho e soja
(Benedetti & Jorge, 1987a; Benedetti & Jorge,
1987b; Benedetti, 1987) e pimenta-do-reino
(Leitão, 1983). Entretanto, não se encontra na
literatura trabalho algum com determinação de
propriedades físicas do feijão-fradinho.
O feijão-fradinho (Vigna unguiculata (L.)
Walp.), também chamado caupi, feijão-de-
corda, feijão-macassar, feijão-de-praia ou
feijão-miúdo, está presente na culinária
brasileira de diversas formas, sendo consumido
na forma de vagem verde, grãos verdes, grãos
secos ou, ainda, no preparo de pratos, como o
acarajé (Vieira et al., 2000).
O presente trabalho teve por objetivo
determinar algumas propriedades físicas dos
grãos secos de feijão-fradinho para cinco teores
de água (11,9%, 14,7%, 18,7%, 25,9% e 28,9%
b.u.), com a finalidade de gerar dados para
projetos de engenharia
MATERIAL E MÉTODOS
Matéria-prima
Os grãos secos de feijão-fradinho, limpos
e selecionados, foram adquiridos no mercado
local, apresentando teor de água de 11,8% em
base úmida (Ubu). A partir do teor de água
inicial os grãos foram umidificados para
obtenção de outros quatro níveis de teor de
água (15%, 20%, 25% e 30% Ubu)., totalizando
cinco níveis para avaliação.
Os feijões tiveram seus teores de água
modificados adicionando-se água destilada com
o auxílio de um borrifador. Os grãos foram
acondicionados em sacos plásticos com
propriedade de barreira ao vapor de água, sendo
mantidos em refrigerador em temperatura de
5±1°C por 10 dias (Nikoobin et al., 2009;
Solomon & Zewdu, 2009; Işik & Işik, 2008;
Karababa, 2006; Konak et al., 2002;
Chandrasekar & Viswanathan, 1999; Çarman,
1996; Benedetti & Jorge, 1987a; Benedetti &
Jorge, 1987b; Benedetti, 1987). Os níveis de
teor de água foram determinados em triplicata,
em estufa a 105°C por aproximadamente 24h
(Solomon & Zewdu, 2009; Işik & Işik, 2008;
Karababa, 2006; Benedetti, 1987), utilizando-se
balança analítica (Mettler Toledo AB204-S
Mono Block, Brasil). A atividade de água (Aw)
dos grãos foi determinada em triplicata a 25°C
(AquaLab Série 3TE, Decagon, EUA).
Dimensões, massa dos grãos e esfericidade (S)
Para cada nível de teor de água avaliado
realizaram-se determinações das dimensões
comprimento (X), largura (Y) e espessura (Z)
(Figura 1) de 100 grãos escolhidos
aleatoriamente (Işik & Işik, 2008; Mpotokwane
et al.; 2008; Karababa, 2006; Amin et al., 2004;
Balasubramanian, 2001; Konak et al., 2002;
Chandrasekar & Viswanathan, 1999; Çarman,
1996), utilizando-se paquímetro (precisão é de
0,1mm, Mitutoyo, Japão). A esfericidade (S) foi
calculada segundo a Equação 1, descrita por
Mohsenin (1986).
(
)
X
ZYX
MedidaMaior
MedidasdasGeométricaMédia
S
3/1
== (1)
A determinação da massa de 100 grãos
(Işik & Işik, 2008; Karababa, 2006; Amin et al.,
2004; Balasubramanian, 2001; Konak et al.,
2002; Chandrasekar & Viswanathan, 1999;
Çarman, 1996) foi realizada através da pesagem
de 100 feijões escolhidos aleatoriamente,
utilizando-se uma balança analítica (Mettler
Toledo AB204-S Mono Block, Brasil).
Determinação de propriedades físicas do feijão fradi nho Bajay et al. 29
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011
Figura 1. Representação das dimensões
comprimento (X), largura (Y) e espessura (Z)
nos grãos de feijão fradinho
Densidade real (real), densidade aparente
(aparente) e porosidade (P)
A densidade real (real) foi medida
utilizando-se uma proveta de 500 mL contendo
250 mL de água destilada e uma balança
semianalítica (Gehaka BG4000, Brasil).
Adicionou-se, a esta proveta 150 g de feijão. O
volume de água deslocado pelos feijões foi
utilizado para obtenção da densidade real,
através da relação massa/volume (Mpotokwane
et al.; 2008; Karababa, 2006; Amin et al., 2004;
Chandrasekar & Viswanathan, 1999; Benedetti
& Jorge, 1987a). O experimento foi realizado
em triplicata para cada teor de água.
A densidade aparente (aparente) foi
medida utilizando-se o método de acomodação
natural dos grãos em recipiente com volume
conhecido, como utilizado por Mpotokwane et
al. (2008), Karababa (2006), Amin et al. (2004),
Chandrasekar & Viswanathan (1999) e
Benedetti e Jorge (1987a). Utilizou-se
recipiente com superfície nivelada, cujo volume
foi aferido a cada medição da densidade
aparente utilizando-se água destilada
(densidade na temperatura obtida, e os dados
apresentados por Singh e Heldman, 2009). Para
garantir que o feijão se acomodasse
naturalmente no recipiente e que houvesse
homogeneidade entre repetições, foi utilizado
um funil preso a um suporte universal cujo
gargalo estava para baixo e posicionado no
centro do recipiente onde o feijão foi colocado.
A abertura inferior do funil foi mantida sempre
a 19,2 cm da superfície inferior do recipiente.
Uma vez posicionado, o funil foi preenchido
com os grãos, que foram então liberados,
preenchendo completamente o recipiente, até
transbordar. Com o auxílio de uma régua a
superfície do recipiente foi nivelada, de forma
que os feijões não fossem forçados e perdessem
a posição adquirida pela queda natural. Este
mesmo recipiente foi pesado em balança
semianalítica (Gehaka BG4000, Brasil),
obtendo-se a massa dos feijões. A densidade
aparente (aparente) foi então calculada através da
relação massa/volume, sendo a análise realizada
em triplicata.
A porosidade (P) dos grãos foi
determinada para cada repetição, nos cinco
níveis de teor de água, utilizando-se a relação
apresentada na Equação 2 (Karababa, 2006;
Amin et al., 2004; Chandrasekar &
Viswanathan, 1999; Benedetti & Jorge, 1987a).
1001(%)
=
real
aparente
P
ρ
ρ
(2)
Coeficiente de atrito estático (e)
Define-se força de atrito estático como
aquela que surge entre duas superfícies quando
uma tende a deslizar em relação à outra,
instantes antes do deslizamento. Esta força pode
ser calculada como a multiplicação entre a força
normal sobre a superfície em contato e o
coeficiente de atrito estático entre o corpo e a
superfície (e).
Utilizou-se metodologia baseada na
utilizada por Balasubramanian (2001),
Chandrasekar e Viswanathan (1999), Benedetti
(1987) e Leitão (1983). O equipamento consiste
em um carrinho sem fundo de dimensões 20,0
cm de comprimento, 18,0 cm de largura e 6,0
cm de altura, sobreposto a um recipiente
retangular de dimensões 25,0 cm de
comprimento, 18,0 cm de largura e 6,5 cm de
altura ambos feitos em acrílico. O carrinho é
apoiado em trilhos fazendo com que o atrito
entre eles seja desprezível e também para
garantir que só haja contato entre os grãos ou
entre os grãos e as superfícies avaliadas. A
força necessária para deslocar o carrinho com
os grãos é obtida vagarosamente pela adição de
pequenas peças de chumbo e areia a um
recipiente acoplado à extremidade de um fio de
aço preso ao carrinho. Este sistema foi utilizado
para medição do coeficiente de atrito estático
entre grãos e entre os grãos e superfícies de
materiais utilizados na indústria de alimentos.
Para obtenção dos valores da força
normal e da força de atrito estático entre grãos,
adicionou-se ao carrinho uma massa conhecida
de feijão, sendo esta utilizada para o cálculo da
força normal. A força normal é determinada
através da massa de feijões adicionada ao
30 Determinação de propriedades físicas do feijão fradinho Bajay et al
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011
carrinho e a força de atrito, determinada através
da massa de areia e chumbo adicionada ao
recipiente localizado ao lado oposto do fio de
aço. Entre os recipientes pode-se acoplar uma
chapa de determinado material em substituição
ao feijão adicionado ao recipiente para o
cálculo do coeficiente de atrito estático interno.
Foram determinados, com esse mesmo
equipamento, os coeficientes de atrito estático
entre grãos (interno) e entre os grãos e
superfícies de aço inoxidável e aço galvanizado.
Os experimentos foram realizados em triplicata
para cada um dos cinco teores de água
analisados.
Ângulo de talude
O ângulo de talude, ou ângulo de
repouso, é aquele formado pelo produto, ao
escoar através de um fluxo constante, com o
plano horizontal, sendo este ângulo
influenciado pelo tamanho, forma, orientação
de partículas e teor de água do produto
(Mohsenin, 1986). Existem diversos métodos
para determinação deste ângulo (Mohsenin,
1986), sendo utilizado, no presente trabalho, o
utilizado por Benedetti e Jorge (1987a).
O aparelho empregado para este fim
consiste em um recipiente retangular de
dimensões 21,0 cm de comprimento; 18,5 cm
de altura e 11,0 cm de largura, composto de
acrílico. Um funil acoplado a um suporte
universal foi posicionado no centro do
recipiente, com sua abertura localizada a 19,2
cm da superfície inferior do mesmo. Desta
forma, se garantiu fluxo constante e
acomodação natural dos grãos. Os quatro
ângulos formados foram medidos com um
dispositivo contendo um transferidor.
Considerou-se ângulo de talude aquele obtido
pela média dos quatro ângulos formados, sendo
o experimento realizado em triplicata para cada
uma dos cinco teores de água.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Determinação do teor de água e atividade de
água (Aw)
Na Tabela 1 estão os cinco níveis de teor
de água utilizados no trabalho, expressos em
base úmida (Xbu) e base seca (Xbs). Na Figura 2
se encontra a variação da atividade de água
(Aw) em função do teor de água dos grãos
(25ºC). Observa-se que os tores de água
utilizados resultaram em Aw de 0,61 a 0,94,
representando uma ampla faixa de estabilidade
do produto.
Tabela 1. Teor de água dos grãos de feijão fradinho utilizados em base úmida (Xbu) e seca (Xbs) dos
cinco níveis avaliados (média ± desvio padrão)
Nível avaliado Base úmida – X
bu
(%) Base seca– X
bs
(%)
Teor de água
11,9 ± 0
,1
13,5 ± 0,1
Teor de água
14,7 ± 0,1
17,3 ± 0,2
Teor de água 3 18,7 ± 0,1 23,0 ± 0,2
Teor de água 4 25,9 ± 2,4 35,1 ± 4,5
Teor de água 5 28,9 ± 1,0 40,1 ± 1,9
Determinação de propriedades físicas do feijão fradi nho Bajay et al. 31
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0
5
10
15
20
25
30
35
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
Ubu (%)
Aw
Figura 2. Relação entre atividade de água (Aw) e teor de água em base úmida (Xbu) nos grãos de
feijão fradinho
Dimensões, massa dos grãos e esfericidade
(S)
Na Figura 3 observa-se uma variação do
comprimento (X), largura (Y) e espessura (Z) e
esfericidade (S) em função do teor de água
estudado para os grãos analisados. Embora
todas as dimensões apresentem crescimento
com o aumento da temperatura, nota-se que o
feijão fradinho apresentou maior variação na
dimensão X (17%), em comparação com a Y
(10%) e Z (6%). Tais variações estão de acordo
com os apresentados por outros grãos, assim
como o fato da expansão ocorrer de forma mais
pronunciada em uma das dimensões (Karababa,
2006; Amin et al., 2004; Baryeh, 2001). Ao
contrário do apresentado para outros grãos, em
que o aumento do teor de água resulta em
aumento da esfericidade (grão de bico, Işik &
Işik, 2008; bambara, Baryeh, 2001; milho de
pipoca, Karababa, 2006), o feijão fradinho
apresentou redução de 6% no intervalo de teor
de água estudado. Tal resultado está de acordo
com o observado em relação à variação
diferente das dimensões; ao ganhar massa de
água o grão apresenta maior crescimento em
um eixo, ficando menos esférico.
Na Figura 4 se encontra a variação da
massa de 100 grãos de feijão em função do teor
de água, observando-se aumento de 47% dentro
do intervalo de teor de água analisado. Os
valores estão próximos aos obtidos para outros
grãos dentro de um intervalo semelhante de teor
de água (Işik & Işik, 2008; Karababa, 2006;
Amin et al., 2004; Balasubramanian, 2001).
0
3
6
9
12
15
0 10 20 30
U
bu
(%)
X, Y, Z (mm)
0
20
40
60
80
100
S (%)
X
Y
Z
S
Figura 3. Variação das dimensões comprimento (X), largura (Y) e espessura (Z) e esfericidade (S)
em função do teor de água em base úmida (Xbu) em grãos de feijão fradinho (as barras verticais
representam o desvio padrão em cada teor de água)
X
bu
(%)
X
bu
(%)
32 Determinação de propriedades físicas do feijão fradinho Bajay et al
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0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25 30 35
Massa de 100 grãos (g)
U
bu
(%)
Figura 4. Variação na massa de 100 grãos em função do teor de água em base úmida (Xbu) em grãos
de feijão fradinho
Densidade real (
ρ
ρρ
ρ
real), densidade aparente
(
ρ
ρρ
ρ
aparente) e porosidade (P)
Na Figura 5 se encontra a variação da
densidade real (ρreal), densidade aparente
(ρaparente) e porosidade (P) em função do teor de
água para os grãos avaliados. As densidades
obtidas estão dentro da faixa citada por Olapade
et al. (2002) para variedades nigerianas de
caupi (cowpea), (densidade real entre 1050 e
1190 kg/m3 na faixa de teor de água de 11,4% a
12,6% -Ubu). O feijão fradinho sofreu redução
de cerca de 20% na densidade aparente e 10%
na densidade real, na faixa de teor de água
avaliada com aumento de cerca de 20% na
porosidade. A redução na densidade real com o
aumento do teor de água do grão é explicada
pela menor densidade da água em relação aos
demais componentes do mesmo. O aumento das
dimensões dos grãos resulta em menor
capacidade de preenchimento de determinado
recipiente, resultando em aumento da
porosidade entre grãos e consequente redução
da densidade aparente. Os resultados obtidos
estão dentro dos apresentados para grão de bico
(Nikoobin et al., 2009; Konak et al., 2002),
milho (Karababa, 2006; Benedetti & Jorge,
1987a), lentilha (Amin et al., 2004), bambara
(Baryeh, 2001), amendoim, feijão, soja e trigo
(Benedetti & Jorge, 1987a)
0
10
20
30
40
50
600
800
1000
1200
1400
0 10 20 30
P (%)
ρ
ρ
ρ
ρ (kg/m
3
)
Ubu (%)
Densid ade Aparente Densidade Real Porosi dade
Figura 5. Variação na densidade real (ρreal ), densidade aparente (ρaparente ) e porosidade (P) em função
do teor de água em base úmida (Xbu) em grãos de feijão fradinho (as barras verticais representam o
desvio padrão em cada teor de água)
Coeficiente de atrito estático (
µ
µµ
µ
e)
Na Figura 6 tem-se a variação do
coeficiente de atrito estático (µe) entre grãos de
feijão fradinho (interno) e entre grãos e
superfícies de aço inoxidável e de aço
galvanizado na faixa de teor de água analisado.
X
bu
(%)
X
bu
(%)
Determinação de propriedades físicas do feijão fradi nho Bajay et al. 33
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011
Os coeficientes de atrito entre grãos e dos grãos
com as superfícies analisadas apresentaram
comportamento semelhante. Constata-se um
aumento dos valores do coeficiente de atrito em
função do aumento do teor de água embora
exista uma oscilação para o coeficiente de atrito
entre os grãos de feijão (interno) para o teor de
água entre 19 e 26%b.u. Embora este fato se
diferencie do que ocorre com vários grãos, que
se caracterizam pelo aumento dos coeficientes
de atrito com o aumento do teor de água, este
comportamento é semelhante ao observado por
Benedetti (1987) para coeficiente de atrito
interno e entre grãos de amendoim, arroz,
feijão, milho e trigo e chapas de aço
galvanizado.
Ângulo de repouso
Na Figura 7 constata-se a variação do
ângulo de repouso em função do teor de água
dos grãos de feijão fradinho. O ângulo formado
pelo feijão com teor de água de 11,9%b.u. foi
de 23º. Este valor está dentro da faixa de 18º a
25º apresentada por Olapade et al. (2002) para
variedades nigerianas de caupi (cowpea, Xbu
entre 11,4% e 12,6%).
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
0 5 10 15 20 25 30 35
µ
µ
µ
µ
e
U
bu
(%)
Interno
Aço Galvanizado
Aço Inoxidável
Figura 6. Variação no coeficiente de atrito estático (µe) entre grãos de feijão fradinho (interno) e entre
grãos e superfícies de aço inoxidável e aço galvanizado em função do teor de água em base úmida
(Xbu) (as barras verticais representam o desvio padrão em cada teor de água)
0
10
20
30
40
0 5 10 15 20 25 30 35
Ângulo de Talude (º)
U
bu
(%)
Figura 7. Variação no ângulo de talude em função do teor de água em base úmida (Xbu) em grãos de
feijão fradinho (as barras verticais representam o desvio padrão em cada teor de água)
O Feijão fradinho sofreu uma redução de
10% no ângulo de talude para um teor de água
entre 11,9% a 14,7%, e aumento de 29% entre o
teor de água de 14,7% a 25,9% do feijão,
seguido de uma pequena redução de 4%b.u. na
faixa de teor de água de 25,9% a 28,9%.
Embora contrastando com o aumento
característico de vários grãos, o comportamento
X
bu
(%)
X
bu
(%)
34 Determinação de propriedades físicas do feijão fradinho Bajay et al
Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.27-35, 2011
do ângulo de talude do feijão fradinho apresenta
semelhança com o observado para bambara, na
faixa de 5-35% de teor de água (Baryeh, 2001)
e amendoim na faixa de teor de água de 10-25%
(Benedetti & Jorge, 1987b), podendo ser
explicado pelo comportamento semelhante
apresentado pelos grãos em relação ao
coeficiente de atrito interno (Figura 6).
CONCLUSÕES
Diante dos resultados obtidos neste
trabalho, em que o teor de água varia de 14,9 a
28,9%b.u. conclui-se que:
As dimensões, comprimento (X), largura
(Y), espessura (Z) do feijão fradinho,
aumentam, respectivamente, na ordem de 17%,
10% e 6% em função do aumento do teor de
água;
A massa (M) e a porosidade (P)
aumentam, respectivamente, na ordem de 20%,
e 47% em função do aumento do teor de água;
A esfericidade (S), densidade aparente
(ρaparente) e densidade real (ρreal), decrescem,
respectivamente, em 6%, 20% e 10%, em
função do aumento do teor de água
O ângulo de repouso, coeficiente de atrito
estático entre grãos de feijão fradinho e o
coeficiente de atrito estático do feijão com as
superfícies de aço inoxidável e aço galvanizado
tendem a aumentar com o aumento do teor de
água, embora existam oscilações desses valores.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à APM/COTUCA,
pelo financiamento ao projeto
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36
Revista Brasilei ra de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.13, n.1, p.36, 2011
... This tendency of reduction in circularity and water content was observed by Isik and Unal (2011) with beans grains; Goneli et al. (2011) with castor; Araujo et al. (2015) with peanuts; Izli (2015) with Kenaf seeds. Now, other authors stated that the increase in water content resulted in a decrease in this feature as in Lanaro et al. (2011) and Resende et al. (2005) with beans. According to Araujo et al. (2014), with the fact that sphericity and circularity maintained their values under 80%, the inability of classification of these grains into spherical and round, apart from the water content presented is evident. ...
... According to Ribeiro et al. (2005), this increase is observed for the majority of farm products, for porosity decreases when water content diminishes, independent from which methodology was used. The same behavior was observed for various products, such as: crambe fruit, analyzed by Costa et al. (2012); lentil seeds, investigated by Amim et al. (2004); beans grains, observed by Jesus et al. (2013), Oliveira Neto et al. (2012), Lanaro et al. (2011, Isik and Unal, (2011), Resende et al. (2005Resende et al. ( , 2008); soy grains, investigated by Ribeiro et al. (2005). This is contrary to results found by Siqueira et al. (2012c) for jathropa seeds, where the decrease in apparent specific mass was observed with water content reduction. ...
... Muitos são os fatores que podem afetar as propriedades físicas, além do teor de água, sendo um deles o fato de alguns produtos agrícolas, como o fruto de amendoim, apresentar grãos no seu interior. Nesse sentido, inúmeros autores têm investigado as variações das propriedades físicas em função do teor de água e de outros fatores durante a secagem como, por exemplos, Siqueira et al. (2012a) trabalhando com frutos de pinhão manso, Lanaro et al. (2011) com grãos de feijão fradinho, Tavakoli et al. (2009) com cevada e Goneli et al. (2008 Goneli et al. ( , 2011) com frutos de mamona. Considerando a importância do processo de secagem e da necessidade de informações para o desenvolvimento de equipamentos utilizados no processamento da cultura do amendoim, este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar o efeito da variação do teor de água sobre as principais propriedades físicas dos frutos de amendoim. ...
... Muitos são os fatores que podem afetar as propriedades físicas, além do teor de água, sendo um deles o fato de alguns produtos agrícolas, como o fruto de amendoim, apresentar grãos no seu interior. Nesse sentido, inúmeros autores têm investigado as variações das propriedades físicas em função do teor de água e de outros fatores durante a secagem como, por exemplos, Siqueira et al. (2012a) trabalhando com frutos de pinhão manso, Lanaro et al. (2011) com grãos de feijão fradinho, Tavakoli et al. (2009) com cevada e Goneli et al. (2008Goneli et al. ( , 2011) com frutos de mamona. Considerando a importância do processo de secagem e da necessidade de informações para o desenvolvimento de equipamentos utilizados no processamento da cultura do amendoim, este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar o efeito da variação do teor de água sobre as principais propriedades físicas dos frutos de amendoim. ...
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The present work was accomplished with the objective of evaluating the drying effect on the peanut fruits physical properties. Peanut fruits with an initial moisture content of 0.63 decimal db were dried with a temperature of 40 ºC. Bulk density, true density, porosity, thousand - grain weight, sphericity, circularity, projected area, surface area and surface/volume ratio physical properties were determined. Based on these re- sults, it is concluded that reducing the moisture content promotes reduction in all the physical properties of pea- nut fruits, except the surface/volume ratio that have their values increased with the moisture content reduction. The circularity as sphericity of the peanut fruit values was reduced during the drying process.
... A determinação da porcentagem dos espaços vazios da massa de grãos de amendoim foi de forma indireta, levando em conta os valores da massa específica aparente e massa específica unitária sendo que, como já discutido, a formação de espações vazios no interior dos grãos de amendoim pode ter contribuído para tal tendência observada neste trabalho. O comportamento da curva da porosidade dos grãos de amendoim assemelhou-se àqueles encontrados para as sementes de melão (Bande et al., 2012), pistache (Razavi et al., 2007) e sementes de soja (Kibar & Öztürk, 2008), diferindo do trabalho realizado por Payman et al. (2011), também trabalhando com grãos de amendoim e para a maioria dos produtos agrícolas, onde há redução da porosidade com a redução do teor de água (Karababa, 2006; Corrêa et al., 2006; Garnayak et al., 2008; Lanaro et al., 2011). A porosidade da massa dos grãos de amendoim variou de 37,6 a 39,2%, numa faixa de teor de água de 0,56 a 0,04 decimal (base seca), respectivamente. ...
... Durante a secagem ocorre remoção de água em virtude da diferença de pressão parcial de vapor entre o produto a ser secado e do ar que o envolvia; este processo influencia diretamente na redução da massa dos grãos. Além disto, é possível também observar, na Figura 2D, que a redução da massa de mil grãos de amendoim durante a secagem pôde ser representada adequadamente por um modelo de regressão linear concordando com os resultados obtidos por outros pesquisadores que observaram comportamento semelhante para diversos produtos agrícolas (Aydin, 2007; Goneli et al., 2008; Lanaro et al., 2011; Bande et al., 2012). É possível verificar, ainda A. B.. Agríc. ...
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Objetivou-se, com o presente trabalho, avaliar o efeito da secagem sobre as características físicas dos grãos de amendoim. Foram utilizados grãos de amendoim com teor inicial de água de aproximadamente 0,56 decimal (base seca) e submetidos à secagem com temperatura de 40 oC. Foram determinadas as propriedades físicas: massa específica aparente, massa específica unitária, porosidade intergranular, massa de mil grãos, esfericidade, circularidade, área projetada, área superficial e a relação superfície/volume. Com base nos resultados obtidos conclui-se que a redução do teor de água proporcina redução em todas as propriedades físicas dos grãos de amendoim com exceção da porosidade e da relação superfície/volume que tiveram seus valores aumentados com a redução do teor de água. A esfericidade dos grãos de amendoim reduz durante o processo de secagem enquanto que a circularidade não apresenta tendência definida em seus valores com a redução do teor de água.
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Objetivou-se, com este trabalho, analisar o tamanho e a forma de grãos de duas cultivares de feijão-caupi em função de diferentes teores de água. O experimento foi desenvolvido no Laboratório de Pós-colheita de Produtos Vegetais do Instituto Federal Goiano – Campus Rio Verde (IF Goiano – Campus Rio Verde). Foram utilizados grãos de duas cultivares de feijão-caupi (Novaera e Tumucumaque). O teor de água inicial dos grãos foi de 0,12 b.s (decimal base seca), determinado em estufa com ventilação de ar forçada mantida a 105 ± 3ºC por 24 horas, em três repetições. A partir do teor de água inicial, os grãos foram umedecidos para obtenção de outros quatro níveis de teor de água (0,15; 0,18; 0,20 e 0,23 decimal b.s.). Utilizou-se o delineamento experimental em blocos ao acaso, analisado em esquema fatorial 2 x 5, com quinze repetições. Foram determinados a esfericidade, a circularidade, a área projetada, a área superficial e o volume. Os grãos foram considerados como esferoides triaxiais escalenos, após as observações das dimensões características de 15 grãos. Houve diferença entres as cultivares e os teores de água para os parâmetros analisados do feijão-caupi, de modo que a Novaera apresentou maiores dimensões se comparada à Tumucumaque. Conclui-se que as características esfericidade, circularidade, área projetada, área superficial e volume dos grãos são influenciadas pelo teor de água dos grãos.
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The Knowledge of the physical properties of agricultural products has great importance for the construction and operation of equipment for drying and storage, to achieve increased efficiency in post-harvest operations. The aim was to determine and analyze the physical properties of crambe fruits during drying at different temperatures. Crambe fruits with an initial moisture content of 0.36 (decimal d.b.) which was reduced by drying at 37.0; 58.8 and 83.5 °C and relative humidity of 29.4; 11.2 and 3.2%, respectively, to 0.09 ± 1 (decimal d.b.). At different levels of moisture contents (0.36; 0.31; 0.26; 0.21; 0.17; 0.13 and 0.09 decimal d.b.), was evaluated the intergranular porosity, the bulk density, the true density as well as the volumetric shrinkage and the fruit mass. The study was installed by the factorial 3 × 7, and three drying temperatures and seven moisture contents in a randomized design. Data were analyzed using regression. The bulk density and the true density decreases along the drying process; the volumetric shrinkage and the mass increased with lower moisture content and the intergranular porosity decreased sharply with the increasing drying temperature.
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Eight cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) varieties namely Olo-1, Olo-2, Banjara, Karadua, Manyan Fari, Kananado Fari, Kananado Yar and Akidi were characterized based on their physical and functional properties. Physical properties investigated include seed-weight, length to diameter ratio, specific gravity, bulk density, angle of repose and percentage of seed coat. The functional properties examined were water absorption capacity, swelling capacity, cooking time and moisture content. The result of both physical and functional properties showed significant differences (P=0.05) among the cowpea varieties. The specific gravity, ranged from 1.05 to 1.19 with Kananado Yar, Kananado Fari and Banjara having higher values than others, while water absorption capacity ranged from 1.14 to 1.60 gH2O/g sample for Kananado Fari and Banjara varieties respectively. Apparently, the outcome of this work would provide a basis for upgrading local techniques of cowpea processing in Nigeria.
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Physical properties of kernels, grains, and seeds are necessary for the design of equipment to handle, transport, process and store the crop. The physical properties of popcorn kernels have been evaluated as a function of kernel moisture content, varying from 8.95% to 17.12% (db). In the moisture range, kernel length, width, thickness, arithmetic mean diameter, and geometric mean diameter increased linearly from 8.18 to 9.14 mm, 5.71 to 6.32 mm, 3.65 to 4.90 mm, 5.85 to 6.79 mm and 5.54 to 6.55 mm respectively with increase in moisture content from 8.95% to 17.12%. The sphericity, kernel volume, kernel surface area, and thousand seed weight increased linearly from 0.677 to 0.717, 73.24 to 125.14 mm3, 96.26 to 134.92 mm2, and 136 to 157 g, respectively. The true density and bulk density decreased linearly from 1.304 to 1.224 g/cm3 and 0.771 to 0.703 g/cm3 respectively while porosity increased from 40.87% to 42.56%. The highest static coefficient of friction was found on the plywood surface. The static coefficient of friction increased from 0.55 to 0.74, 0.47 to 0.62, and 0.46 to 0.61 for plywood, galvanized iron, and aluminium surfaces respectively. The angle of repose increased linearly from 25.3° to 30.8° with the increase of moisture content.
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The size, density, mass and crushing strength of arabica and robusta coffee berries were determined for underripe, ripe and overripe samples. The size, density and mass of the berries were the same and not influenced by the stage of ripeness. The crushing strength was higher for the underripe berries along the minor axis for both varieties. The robusta berries were harder than the arabica berries at all stages of ripeness.The size, crushing strength, porosity, bulk density, angle of repose, coefficient of friction, thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat were determined for the arabica and robusta parchments in the moisture range of 9.9–30.6% w.b. The size of the arabica and robusta parchments are independent of moisture content. The crushing strength increased along the length, breadth and thickness and decreased with increasing moisture content. The crushing strength was high across the thickness. The mass of 1000 parchments, porosity, bulk density, true density and angle of repose increased with moisture content for both arabica and robusta parchments. The coefficient of friction on various surfaces increased with moisture content. The mild steel surface offered the maximum friction followed by galvanized iron, aluminium and stainless steel.
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The physical and mechanical properties of organic chickpeas (cv. Kocabaş) grains were determined as a function of moisture content in the range of 11.31-25.03% dry basis (d.b.). The average length, width and thickness were 10.30, 8.41 and 8.33 mm, at a moisture content of 11.31% d.b., respectively. In the above moisture range, the arithmetic and geometric mean diameters and sphericity increased from 9.01 to 9.85 mm, from 8.96 to 9.80 mm and from 0.870 to 0.884, respectively. Studies on rewetted organic chickpea grains showed that the thousand seed mass increased from 432.22 to 640.00 g, the projected area from 58.30 to 71.50 mm2, the true density from 1000 to 1200 kg m-3, the porosity from 29.95 to 54.17% and the terminal velocity from 7.20 to 8.70 m sec-1. The bulk density decreased from 700.50 to 550.00 kg m-3 with an increase in the moisture content range of 11.31-25.03% d.b. The static coefficient of friction of organic chickpea grains increased the linear against surfaces of six structural materials, namely, rubber (0.4452-0.4986), aluminum (0.3939-0.4411), stainless steel (0.3541-0.3899), galvanized iron (0.4040-0.4557), glass (0.3057-0.3541) and Medium Density Fiberboard (MDF) (0.2867-0.3249) as the moisture content increased from 11.31-25.03% d.b. The shelling resistance of organic chickpea grains decreased as the moisture content increased from 101 to 70 N.
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Several physical properties of lentil seed were evaluated as a function of moisture content. The average diameter, thickness, unit mass and volume of seed were 6·64 mm, 2·65 mm, 0·070 g and 49·08 mm3respectively at 6·5% m.c.d.b. Studies on rewetted seed showed that as moisture content increased from 6·5 to 32·6% d.b., bulk density decreased from 1190 to 935 kg/m3, porosity increased from 27·4 to 32·0%, projected area increased from 56 to 82 mm2and terminal velocity increased from 10·95 to 12·06 m/s. The static and dynamic coefficients of friction of lentil seed against galvanized sheet metal, plywood and rubber surfaces increased with moisture content in the range from 6·5 to 32·6% d.b. The largest coefficient of friction was against a rubber surface, ranging from 0·374 to 0·532. The effect of moisture content was as great as or greater than the difference between the surfaces.
Article
Physical properties of bambara (Vigna subterranea (L.) verdc.) seeds landraces from Botswana with mean moisture content (dry basis) 7.17–8.99% were evaluated in this study. The landraces were Zimbabwe Red (National Tested Seed Red – NTSR), Botswana Red (BotR), Diphiri cream (DipC1 & DipC2) and speckled (AS17). The mean value for length, width and thickness of bambara seeds ranged from 11.01 to 11.81 mm; 9.41 to 9.96 mm and thickness 9.05 to 9.48 mm, respectively. The size of the bambara seeds was graded as large (>10.5 mm), medium (9.50–10.49 mm) and small (<9.50 mm). Geometric mean diameter, volume and surface area of bambara seeds ranged from 9.59 to 9.98 mm and 435 to 498 mm3, 2608 to 2987 mm2, respectively. The NTSR, BotR and DipC1 were significantly (p < 0.05) higher in geometric mean diameters, volume and surface area when compared with the others. The values of sphericity, aspect ratio, 1000-seed weight, bulk density and true density of bambara seeds ranged from 84.2% to 88.3%, 82.1% to 88.1%, 0.5037 to 0.5971 kg, 757.8 to 780.1 kg/cm3 and 1000.2 to 1004.7 kg/m3, respectively. NTSR are longer while DipC2 are shorter in length than the others. DipC1 is wider and thicker while AS17 is less broad and thicker than others. The AS17 is significantly (p < 0.05) heavier than the others followed by the DipC1 and DipC2. DipC2 is more spherical and occupies more volume and area when compared to the other landraces. The porosity and angle of repose of bambara seeds ranged from 22.20% to 24.24% and 17.1° to 19.8°, respectively. The seeds of bambara are irregular in shape and size, are spherical and will roll rather than slide. Knowledge of these physical properties will make the design of hoppers, storage facilities, separation and cleaning process, cooling, heating and other similar processes for bambara seeds a possibility.
Article
The physical properties of bambara groundnut and other grains and seeds are necessary for the design of equipment to handle, transport, process and store the crop. The physical properties of bambara groundnut have been evaluated as a function of grain moisture content varying from 5% to 35% (wb). In this moisture range, grain length, width, thickness and geometric diameter increased from 10.5 to 14.65 mm, 9.48 to 11.65 mm, 8.50 to 10.90 mm and 9.65 to 12.55 mm respectively; the grain surface area and volume increased from 304 to 495 mm2 and from 425 to 900 mm3, respectively; the sphericity decreased from 0.90 to 0.87; the 1000-seed mass increased from 500.2 to 800.6 g; true and bulk densities decreased from 1.285 to 1.160 g/cm3 and from 0.795 to 0.696 g/cm3, respectively; the porosity and angle of repose increased with increase in moisture content up to 43.8% and 23.5°, respectively, at 20% moisture content; the sphericity decreased from 0.895 at 5% moisture content to 0.820 at 35% moisture content. The coefficient of static friction increased from 0.39 to 0.66, 0.29 to 0.58 and 0.25 to 0.49 for plywood, galvanised iron and aluminium, respectively.
Article
This study was carried out to determine the effect of moisture content on some physical properties of lentil seeds. Four levels of moisture content ranging from 10.33% to 21.00% (wet basis) were considered in this study. The shape of the lentil seed was a disc shape with dimensions of diameter and thickness. Diameter, thickness, porosity, mass of 1000 seeds and angle of repose increased linearly from 3.84 to 4.06 mm, 2.18 to 2.48 mm, 34.48 to 37.00%, 20 to 25.5 g and 24.80 to 27.78°, respectively with increase in moisture content from 10.33% to 21.00%. Bulk density and kernel density decreased linearly from 832 to 768 kg/m3 and 1270 to 1212 kg/m3, respectively with increase in moisture content from 10.33% to 21.00%. Static and kinetic coefficients of friction of lentil seeds were determined on a smooth concrete, galvanized iron, plywood and glass sheets at various moisture contents. They varied from material to material and depended on the roughness and wetness of the seeds. The highest static and kinetic coefficients of friction were found on the concrete surface and the lowest on the glass sheet among the materials tested.