Questionário - propriedade dos grãos

Prévia do material em texto

Propriedades Físicas e Mecânicas de Materiais Biológicos 
 
Questionário 
 
1. Por que é importante a descrição da forma e tamanho dos produtos de origem vegetal? 
 
A descrição da forma e tamanho dos produtos de origem vegetal é fundamental para: 
 
a) o dimensionamento da forma e tamanho dos furos das peneiras usadas no beneficiamento e 
projetos de transporte de materiais sólidos por água ou ar; 
b) problemas de estresse no carregamento de silos, de separação eletrostática de sementes e grãos, 
de reflexão da luz para avaliação da cor, e nos estudos de desenvolvimento de trincas e quebras 
nos grãos; 
c) a determinação da velocidade terminal, coeficiente de arraste e número de Reynolds, a partir da 
estimativa da área frontal e dos diâmetros relativos dos grãos. 
 
2. Quais são os eixos utilizados para a caracterização do tamanho dos grãos? 
 
Utilizam-se três eixos para a caracterização do tamanho dos grãos não esféricos: comprimento, 
largura e espessura. Para o caso de grãos esféricos utiliza-se apenas o diâmetro. 
 
3. Defina: 
 
a) circularidade: é a medida de agudeza dos cantos de um sólido. É expressa através da razão entre 
a maior área projetada do objeto em posição natural de repouso pela área do menos círculo 
circunscrito. É dada por: 
 
𝐶 = 
𝐴𝑝
𝐴𝑐
 
onde, 
 
C: circularidade; 
Ap: maior área projetada do objeto em posição de repouso; 
Ac: área do menor círculo circunscrito. 
 
b) esfericidade: expressa a forma característica do sólido em relação a uma esfera de mesmo 
volume. É dada por: 
 
𝐸 = 
𝑑𝑒
𝑑𝑐
 
onde, 
E: esfericidade; 
de: diâmetro da esfera de mesmo volume; 
dc: diâmetro da menor esfera circunscrita. 
 
Também pode ser realizada a partir da relação do diâmetro do maior círculo inscrito com o 
diâmetro do menor círculo circunscrito na projeção do objeto em posição natural de repouso. É 
dada por: 
 
 
𝐸 = 
𝑑𝑖
𝑑𝑐′
 
onde, 
E: esfericidade; 
di: diâmetro do maior círculo inscrito; 
dc: diâmetro do menor círculo circunscrito. 
 
c) ângulo de repouso: é o ângulo máximo do talude formado pelo material granular acumulado em 
relação à horizontal. Pode ser estático ou dinâmico. O ângulo estático é o ângulo de fricção 
formado por um sólido granular sobre si mesmo. O dinâmico aparece quando o material está em 
movimento por ação da gravidade em planos inclinados. O ângulo de repouso varia de acordo 
com o tamanho do grão, ou seja, quanto maior o grão, maior será o ângulo de repouso, com o 
formato dos grãos, a rugosidade, a presença de apêndices, o teor de água e impurezas presentes 
na massa. 
 
A determinação do ângulo de repouso pode ser realizada através de diferentes métodos, dentre 
eles destacam-se dois: 
 
i) um dispositivo simples para a determinação do ângulo de repouso consiste num tambor 
provido de abertura no fundo sobre o qual eleva-se uma plataforma circular, de diâmetro 
conhecido. O cilindro, com a abertura no fundo fechada, é preenchido com grãos. Em 
seguida, os grãos são removidos pela abertura do fundo, permanecendo um cone de grãos 
sobre a plataforma circular. É dado por: 
 
𝛼 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔 ( 
ℎ
𝑟
 ) 
onde, 
 
α: ângulo de repouso; 
h: altura do cone; 
r: raio da plataforma circular. 
 
ii) o outro equipamento consiste de um prisma retangular provido de uma abertura lateral móvel. 
O prisma retangular é preenchido inteiramente com grãos e em seguida procedesse a abertura 
da lateral móvel de uma só vez, deixando os grãos escoarem por essa saída. É feito então a 
medida da altura H dos grãos que permaneceram no compartimento. É dado por: 
 
𝛼 = 𝑎𝑟𝑐 𝑡𝑔 ( 
ℎ
𝑐
 ) 
onde, 
 
α: ângulo de repouso; 
h: altura do talude; 
c: comprimento do prima. 
 
d) massa específica aparente: é a razão entre a massa e o volume de grãos que incluem os espaços 
vazios entre eles. Varia em função da umidade. O equipamento normalmente utilizado para 
determinar a massa específica aparente é a balança de peso hectolitro. 
 
e) massa específica real: é massa do grão dividido pelo volume ocupado pelo próprio grão. 
 
f) porosidade: é a fração de ar inserida em um volume de grãos. Pode ser determinada por métodos 
diretos e indiretos. No método direto a porosidade é quantificada através do volume de um 
líquido necessário para preencher os espaços vazios de uma massa de grãos, já no método 
indireto a porosidade é determinada utilizando-se o picnômetro. Neste método, determina-se os 
valores da massa específica real dos grãos para em seguida achar a porosidade inserida na massa. 
 
g) velocidade terminal: é a velocidade constante máxima atingida por um corpo em queda livre 
quando as forças gravitacional e viscosas do ar, que atuam sobre o corpo, se anulam. 
 
h) condutividade térmica: é definida como sendo a quantidade de energia térmica que é transmitida 
dentro de uma unidade de tempo e através de uma unidade de área de seção transversal quando 
o gradiente de temperatura de um lado a outro de um corpo é um grau (1º). 
 
i) higroscopicidade: é a capacidade física que permite o grão de realizar trocas de água com o 
ambiente. Depende de características do grão e do ambiente. 
 
Quando a pressão de vapor do grão é maior que a pressão de vapor do ambiente há transferência 
de água do grão para o ar, ou seja, ocorre a dessorção (secagem). Quando ocorre o contrário, a 
pressão de vapor do grão é menor que a pressão de vapor do ambiente há transferência de água 
do ar para o grão, ou seja, ocorre a adsorção (umedecimento). O equilíbrio higroscópio acontece 
quando esses valores de pressão ficam iguais. Neste ponto, a umidade dos grãos é denominada 
de umidade de equilíbrio e depende da pressão parcial do vapor do ar que seca o corpo sólido, 
da direção no qual o equilíbrio é alcançado (número de ciclos de adsorção e dessorção), do tipo 
do produto agrícola e do estado biológico de maturidade da colheita agrícola. 
 
j) coeficiente de atrito estático: é definido pela relação entre a força de atrito e a força normal á 
superfície de contato. O coeficiente de atrito é afetado pela umidade dos grãos e pela rugosidade 
da superfície. 
 
k) dureza e quebra de grãos: dureza é a resistência do grão a ser quebrado ou reduzido em partículas 
menores. A dureza dos grãos afeta a suscetibilidade ao ataque de insetos, à quebra durante o 
processamento e, para trigo e milho, determina a possibilidade de utilização para produção de 
determinados produtos. 
 
l) trincamento: são defeitos nos grãos causados pelas diferenças de tensões provocados pelas 
variações bruscas na umidade. 
 
4. Qual o principal parâmetro para o armazenamento de grãos? 
 
O teor de umidade nos grãos. 
 
5. Como é constituído o grão? 
 
Os grãos são constituídos por matéria seca e por uma certa quantidade de água. 
 
6. Como a água pode ser encontrada em um grão? 
 
A água pode ser encontrada em três formas básicas: 
 
A água pode estar adsorvida, ou seja, as moléculas de água estão aderidas superficialmente à 
superfície sólidas. Pode estar absorvida, isto é, as moléculas de água estão retidas no interior dos 
grãos por forças capilares nos interstícios da matéria seca, ou pode se caracterizar como água de 
constituição, na qual suas moléculas estão quimicamente ligadas à matéria seca, ou seja, ela faz parte 
da célula. A água de constituição é difícil de ser retirada e quando isto acontece, também são retiradas 
outras substâncias e o material entra em oxidação. 
 
A água presente no grão também pode ser classificada em duas formas: a água livre, facilmente 
removida dos grãos pelo calor, e água fortemente ligadaao material sólido que somente é removida 
com altas temperaturas podendo volatilizar neste caso, parte da matéria seca. 
 
7. Quais são as duas formas de expressar a quantidade de água presente nos grãos? 
 
Existem duas formas de expressar a quantidade de água presente nos grãos: 
 
a) base úmida: relaciona o peso da água com o peso total. É mais utilizada na armazenagem e 
comercialização. É dada por: 
 
𝑈 (𝑏. 𝑢. ) = 
𝑃𝑎
𝑃𝑡
 × 100 
onde, 
 
U (b.u.): umidade na base úmida; 
Pa: peso da água; 
Pt: peso matéria. 
 
b) base seca: relaciona o peso da água com o peso da matéria seca. É mais comum no meio 
científico e estudos teóricos. É dada por: 
 
𝑈 (𝑏. 𝑠. ) = 
𝑃𝑎
𝑃𝑠
 × 100 
onde, 
 
U (b.s.): umidade na base seca; 
Pa: peso da água; 
Pt: peso da matéria seca. 
 
8. O que é porcentagem de quebra? 
 
É a redução do peso do lote de grãos devido à remoção de água quando o mesmo é submetido à 
secagem. É dada por: 
 
𝑃𝑄 = 
𝑈𝑖 − 𝑈𝑓
100 − 𝑈𝑓
 × 100 
onde, 
 
PQ: porcentagem de quebra; 
Ui: umidade inicial; 
Uf: umidade final. 
 
É de suma importância não confundir porcentagem de quebra (PQ) com quebra técnica que é a perda 
de peso da massa de grãos devido a respiração dos mesmos. 
 
9. Quais são os dois tipos de métodos para determinação de umidade dos grãos? 
Os dois métodos para determinação de umidade são os métodos diretos e indiretos. 
 
Os métodos diretos quantificam o teor de água retirando toda a água da amostra. Alguns destes 
métodos são utilizados como padrão, porém são mais demorados. Os principais métodos diretos são: 
estufa, destilação e infravermelho. 
 
Os métodos indiretos quantificam o teor de água por meio de propriedades físicas que variam em 
função da quantidade de água do material. Esses métodos ainda não são muito precisos, mas em 
função da rapidez e facilidade com que são executados, são bastante utilizados. Incluem os métodos 
de condutividade elétrica e capacitância elétrica.