Relatório de estágio - Alina Daniela

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>ALINA DANIELA BRITO FERREIRA</p><p>RELATÓRIO DE ESTÁGIO SUPERVISIONADO</p><p>SÃO LUIS</p><p>2019</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>IDENTIFICAÇÃO DO CAMPO DE ESTÁGIO</p><p>Nome da empresa Universidade Federal do Maranhão</p><p>CNPJ 06.279.103/0001-19</p><p>Endereço Avenida dos Portugueses, 1966 – Bacanga, São Luís – MA, 65085-580</p><p>Área onde foi realizado o estágio</p><p>Laboratório de Engenharia de Produtos e</p><p>Processos em Biorecursos (LEPPBio – UFMA)</p><p>Data início Data de término Duração (horas/semana)</p><p>26/08/2019 28/11/2019 16 horas/semana</p><p>Nome do gestor responsável Audirene Amorim Santana</p><p>Cargo/função Supervisor Docente</p><p>Formação Engenharia Química</p><p>Supervisor docente Prof. Dr. Harvey Alexander Villa Vélez</p><p>Coordenador(a) de estágio Prof. Dr. Harvey Alexander Villa Vélez</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>SUMÁRIO</p><p>RESUMO ......................................................................................................................... 1</p><p>1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 2</p><p>2 DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS E DISCUSSÃO ............. 4</p><p>3 CONCLUSÕES ......................................................................................................... 6</p><p>4 REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 7</p><p>5 AVALIAÇÃO DO ESTÁGIO PELO DISCENTE ................................................... 8</p><p>6 ANEXO.................................................................................................................... 9</p><p>P á g i n a | 1</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>RESUMO</p><p>Modelagem cinética de secagem caroços de jaca (Artocarpus integrifólia) são definidos</p><p>por parâmetros de modelos matemáticos que buscam otimizar da melhor forma variáveis</p><p>de equações para a obtenção de resultados satisfatórios. A secagem de alimentos é um</p><p>dos processos mais antigo que existe e que até hoje é eficaz na conservação e obtenção</p><p>de sabores mais concentrados de alimentos. Essa atividade será importante para obter</p><p>dados que futuramente poderão ser utilizados para composições de alimentos</p><p>suplementares na alimentação humana, como a produção da farinha de caroço de jaca e</p><p>que necessita da secagem dos caroços. A secagem foi realizada em três temperaturas</p><p>distintas e em triplicata (50, 60 e 70ºC) para assim, construir as curvas cinéticas aplicando</p><p>as fórmulas matemáticas. A obtenção de produtos alimentares com um grande valor</p><p>nutricional e de baixo custo a partir de rejeitos que a indústria considera menos importante</p><p>que a polpa é uma forma sustentável de produzir alimento sem agredir o meio ambiente.</p><p>Os recursos de equipamentos utilizados para esse processo foram do Laboratório de</p><p>Engenharia de Produtos e Processos e Produtos em Biorecursos do DEEQ/CCET/UFMA,</p><p>proporcionando uma experiência mais próxima da realidade de uma indústria de</p><p>alimentos que possui como secagem um de seus processos principais.</p><p>P á g i n a | 2</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Diferentes estudos são desenvolvidos com o intuito de descobrir subprodutos</p><p>agroindustriais que componham a estruturação de multimisturas, em específico para</p><p>análises de produtos como: caroços de jaca, folhas de mandioca, sementes de abóbora,</p><p>cascas de melancia, sementes de gergelim defeituosas e resíduos de polpas de frutas que</p><p>são processadas (SILVA, 2007).</p><p>Destacam-se dentre esses resíduos agroindustriais mencionados, os caroços (ou</p><p>sementes, quando satisfazem os requisitos agrícolas necessário ao conceito),</p><p>correspondendo cerca de 15 a 25% do fruto da jaqueira, se conformam como uma das</p><p>amplas oportunidades de aplicação (PRATES, 2010).</p><p>A jaca (Artocarpus heterophyllus Lam.) é uma fruta cultivada em boa parte do</p><p>Brasil. Possui polpa com grande concentração em vitaminas do complexo B, ferro, cálcio</p><p>fibras e fósforo. Além das sementes serem cheias em nutrientes como a fibra, sais</p><p>minerais e proteínas, o que torna mais atrativo para consumo humano (VIEIRA NETO,</p><p>2002).</p><p>Caroços da jaca são empregados na nutrição humana, podem se consumidas</p><p>cozidas ou torradas, são nutritivas e apresentam um sabor agradável. Aproveita-se</p><p>também a farinha de jaca na alimentação como ingrediente de “multimisturas”, por ter</p><p>alto teor de ferro e ferro (SOUZA et al., 2009).</p><p>Essas “multimisturas” ou suplementos alimentares, são produzidos com caroços</p><p>de jaca, usando o processo de secagem ou desidratação. Esse tipo de processo admite o</p><p>máximo de vida útil do alimento, pois também era utilizado para preservação. A atividade</p><p>P á g i n a | 3</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>de água na secagem é muito baixa facilitando na conservação e transporte (SOUZA et al.,</p><p>2009).</p><p>É uma metodologia de transferência de calor e massa, entre o fruto e o ar. O ar</p><p>aquecido com seu fluxo incide da camada do produto, evaporando a água (AKYILDIZ et</p><p>al., 2004).</p><p>Existem diversas vantagens para a secagem, essas podem ser: proteção contra</p><p>deterioração enzimática e oxidativa; disponibilidade do produto durante qualquer período</p><p>do ano e agregação de importância do mesmo (DOYMAZ, 2005).</p><p>O estudo de sistemas de secagem, com seus parâmetros de otimização e</p><p>dimensionamento, além de constatar a viabilidade de seu bom emprego comercial pode</p><p>ser realizado por simulação matemática. Que cujo princípio se baseia na secagem de</p><p>consecutivas camadas delicadas do produto, emprega-se um modelo matemático que</p><p>simula de maneira satisfatória a perda de umidade durante o tempo de secagem</p><p>(AFONSO-JÚNIOR; CORRÊA, 1999).</p><p>Através do software Microsoft Excel© foi-se tabeladas as informações relativas a</p><p>massa, e pelas equações do balanço de material para o teor de sólidos calculadas os pontos</p><p>da curva de secagem (EXCEL, 2003). O mesmo software foi utilizado para adequação</p><p>dos modelos matemáticos associados, de acordo com modelo simplificado de Fick para</p><p>camadas planas, apresentado por Souza e colaboradores (SOUZA et al., 2011).</p><p>O atual relatório refere-se às atividades efetivadas pela acadêmica de Engenharia</p><p>Química Laboratório de Engenharia de Produtos e Processos em Biorecursos</p><p>DEEQ/CCET/UFMA localizado na Avenida dos Portugueses, 1966 – Bacanga, São Luís</p><p>-UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO Fundação Instituída nos termos da Lei</p><p>nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão. Coordenação do Curso de Engenharia</p><p>Química MA.</p><p>P á g i n a | 4</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>2 DESCRIÇÃO DAS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS E DISCUSSÃO</p><p>Para o uso dos equipamentos presentes do Laboratório de Engenharia de Produtos</p><p>e Processos em Biorecursos DEEQ/CCET/UFMA, foram preparadas amostras com os</p><p>caroços de jaca para realizar o processo da secagem.</p><p>2.1 Preparação das amostras</p><p>No laboratório, separou-se os caroços de jaca e em seguida removeu-se as</p><p>películas e cortou-se manualmente em formato de placa, de modo que todas as amostras</p><p>obedecessem uma padronização. Cortou-se transversalmente em 2 cm aproximadamente</p><p>de comprimento, 0,3 cm de espessura e 1 cm de largura que foi medido por um</p><p>paquímetro de precisão 0,05 mm.</p><p>2.2 Pesagem das amostras para secagem</p><p>As placas de caroços de jaca foram colocadas em cadinhos de alumínio. Tarou-se</p><p>o sistema e pesou-se os cadinhos vazios e depois com as amostras e colocados na estufa</p><p>de secagem. A temperatura da estufa manteve-se constante ao longo do processo.</p><p>Realizou-se três curvas de secagem correspondentes às temperaturas de 50, 60 e 70 °C,</p><p>levou-se para a secagem três amostras de caroços de jaca para cada temperatura. O tempo</p><p>de secagem iniciou de dois em dois minutos e foi variando de cinco em cinco minutos até</p><p>chegar nos 50 minutos, sendo registrado o peso da bandeja em triplicata através de uma</p><p>balança de precisão 0,0001g (BEL, M333). Após a última pesagem de cada temperatura,</p><p>colocou-se as amostras na estufa por 24 horas para obter o dado de umidade em base seca</p><p>(b.s.), relacionando com a umidade inicial das amostras.</p><p>P á g i n a | 5</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>Figura 1 – Amostras dos caroços de jaca antes e depois da secagem nas</p><p>temperaturas de 50ºC, 60ºC e 70ºC respectivamente.</p><p>2.3 Modelagem Cinética de secagem</p><p>Determinou-se através de parâmetros de modelos empíricos curvas experimentais</p><p>de secagem a partir das temperaturas 50, 60 e 70°C para os caroços de jacas. Utilizando</p><p>o modelo de Fick simplificado.</p><p>Adaptando-se de acordo com as seguintes considerações:</p><p>1) Os espaços são completos com todas as amostras;</p><p>2) As espessuras das amostras são dispostas uniformemente;</p><p>3) Considera-se como uma camada de placa infinita, pois a incidência do ar sobre</p><p>o sistema abrange os três ângulos das amostras.</p><p>Nesse sistema notou-se que a umidade de equilíbrio é praticamente semelhante a</p><p>zero, sendo atingido quando toda a umidade do material é retirada. Analisando a secagem</p><p>a solução do modelo de difusão (2ª Lei de Fick) conforme descrita por (SOUZA, et al.,</p><p>2009), tornando a Equação (1):</p><p>𝑈𝑏𝑠</p><p>𝑈𝑖</p><p>= 𝐴𝑒</p><p>−𝜋²𝐷𝑒𝑓</p><p>4𝐿² Equação (1)</p><p>P á g i n a | 6</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>Linearizou-se a Equação (1) desse modelo e assim, formou-se outra equação que</p><p>é a Equação (2):</p><p>𝐿𝑛</p><p>𝑈𝑏𝑠</p><p>𝑈𝑖</p><p>= 𝐿𝑛𝐴 −</p><p>−𝜋²𝐷𝑒𝑓</p><p>4𝐿²</p><p>t Equação (2)</p><p>Onde:</p><p>Def: difusividade Efetiva da Umidade [L²T-1]</p><p>L: metade da Espessura [L]</p><p>A: Fator Exponencial [L²TL-²T-1]</p><p>Modelou-se também utilizando equações semi-empíricas de Peleg de acordo com</p><p>a Equação (3) para a modelagem de secagem dos caroços de jaca. A partir dos dados</p><p>obtidos construiu-se por meio dos modelos matemáticos as curvas de secagem, pelo</p><p>software Excel.</p><p>𝑋 = 𝑋0−</p><p>𝑡</p><p>𝑘1𝑘2</p><p>Equação (3)</p><p>Onde:</p><p>X: o conteúdo de umidade no tempo t [Kg/Kg, b.s]</p><p>Xo: a umidade inicial [Kg/Kg, b.s], Xe é a umidade de equilíbrio [Kg/Kg, b.s]</p><p>k1, k2: constantes de velocidade de secagem (S)</p><p>3 CONCLUSÕES</p><p>Os objetivos propostos pelo estágio foram alcançados, tanto nas atividades do</p><p>estágio em si referidos a modelagem dos caroços de jaca quanto ao ganho prático de</p><p>conhecimento que é fundamental para o campo industrial. Proporcionando ao estudante</p><p>do curso Engenharia Química uma experiência mais próxima do profissional com</p><p>técnicas e processos que um engenheiro químico necessita entender no campo</p><p>laboratorial.</p><p>P á g i n a | 7</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>Aprendizagem para aprimorar o processo empregado, validando de forma eficaz</p><p>habilidades que para um profissional da área são imprescindíveis para aplicar à realidade</p><p>na sociedade atual.</p><p>4 REFERÊNCIAS</p><p>AFONSO JÚNIOR, P. C; CORRÊA, P. C. Comparação de modelos matemáticos para</p><p>descrição da cinética de secagem em camada fina de sementes de feijão. Revista</p><p>Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, Campina Grande, v. 3, n. 3, p. 349-</p><p>53,1999.</p><p>AKYILDIZ, A.; AKSAY, S.; BENLI, H.; KIROGLU, F.; FENERCIOGLU, H.</p><p>Determination of changes in some characteristics of persimmon during dehydration at</p><p>different temperatures. Journal Food Engineering, v. 65, n. 1, p. 95-99, 2004.</p><p>DOYMAZ, I. Air-drying characteristics of tomatoes. Journal of Food Engineering, v. 78,</p><p>n. 4, p. 1291-1297, 2005.</p><p>EXCEL. Microsoft® Office Excel 2003 (11.8346.8341). Parte do produto Microsoft</p><p>Office Professional Edição 2003. Copyright © 1998-2002.</p><p>PRATES, M. F. O.; ASHERI, D. P. R. Secagem de soluções filmogênicas de amido de</p><p>fruta-de- lobo (solanum lycocarpum st. hil.) e propriedades físicas dos filmes em função</p><p>do plastificante e da temperatura. B. CEPPA, Curitiba, v. 28, n. 2, p. 187-204, jul./dez.</p><p>2010.</p><p>P á g i n a | 8</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>QUEIROGA et al. Análise da desidratação osmótica do feijão verde (vigna unguiculata</p><p>l. walp). HOLOS, Ano 27, Vol. 5, 2011. 106.</p><p>SILVA, J. H. V.; JORDÃO FILHO, J. RIBEIRO, M. L. G.; SILVA, E. L. Efeitos da</p><p>inclusão do farelo de sementes de jaqueira (Artocarpus heterophyllus Lam.) na ração</p><p>sobre a produção, pigmentação da gema e umidade fecal em codornas. Ciência</p><p>Agrotécnica, Lavras, v. 31, n. 2, p. 523-530, mar.-abr., 2007.</p><p>SOUZA, T. S. et al. Desidratação osmótica de frutículos de jaca (Artocarpus integrifólia</p><p>L.): aplicação de modelos matemáticos. Acta Scientiarum. Technology. Maringá, v. 31,</p><p>n. 2, p. 225-230, 2009. DOI: 10.4025/actascitechnol.v31i2.1026.</p><p>VIEIRA NETO, R. D. Frutíferas potenciais para os tabuleiros costeiros e baixadas</p><p>litorâneas. Aracajú: Embrapa Tabuleiros Costeiros/Empresa de Desenvolvimento</p><p>Agropecuário de Sergipe - Emdagro, 216p., 2002.</p><p>5 AVALIAÇÃO DO ESTÁGIO PELO DISCENTE</p><p>A concretização das atividades que foram apresentadas me permitiu conhecer</p><p>além da teoria equipamentos que são necessários para realizar a secagem de algum</p><p>alimento e relembrar equações já estudadas e aplicadas na prática.</p><p>Os conhecimentos proporcionados no curso de Engenharia Química durante a</p><p>discência me preparou para abordar o assunto e desenvolver com clareza a modelagem</p><p>cinética dos caroços de jaca a partir de modelos matemáticos. Com equipamentos que são</p><p>importantes para a atividade e equações estudadas nas disciplinas de Fenômenos de</p><p>Transporte II, bem como, Operações de Processos II. Além da secagem ser um dos</p><p>P á g i n a | 9</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>principais processos que envolve a produção de alimentos atualmente. Reafirmando as</p><p>aplicações de teorias vistas em sala de aula para a indústria.</p><p>6 ANEXO</p><p>Os anexos apresentados referem-se aos dados que foram obtidos em relação a</p><p>secagem do caroço de jaca.</p><p>Tabela 1 – Dados obtidos na secagem dos caroços de jaca para a temperatura de</p><p>50°C.</p><p>TEMPERATURA 50°C</p><p>Peso Vazio (g) Peso com amostra (g) Peso Real</p><p>(g)</p><p>B1 30.666 31.979 1.313</p><p>B2 30.772 32.778 2.006</p><p>B3 30.183 31.815 1.632</p><p>Tempo (min) B1 (g) B2 (g) B3 (g)</p><p>2 31.924 32.725 31.768</p><p>2 31.893 32.683 31.731</p><p>2 31.864 32.646 31.699</p><p>5 31.804 32.572 31.633</p><p>5 31.750 32.495 31.579</p><p>5 31.703 32.435 31.524</p><p>10 31.632 32.336 31.443</p><p>10 31.583 32.257 31.377</p><p>10 31.527 32.181 31.334</p><p>20 31.454 32.077 31.242</p><p>20 31.398 32.000 31.175</p><p>20 31.362 31.930 31.078</p><p>30 31.308 31.851 31.061</p><p>30 31.274 31.790 31.020</p><p>30 31.249 31.748 30.987</p><p>40 31.221 31.702 30.962</p><p>40 31.214 31.661 30.946</p><p>40 31.197 31.645 30.920</p><p>50 31.179 31.598 30.895</p><p>50 31.172 31.584 30.888</p><p>50 31.171 31.577 30.888</p><p>Fonte: Próprio autor (2019).</p><p>P á g i n a | 10</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>Tabela 2 – Dados obtidos na secagem dos caroços de jaca para a temperatura de</p><p>60°C.</p><p>TEMPATURA 60°C</p><p>Peso Vazio (g) Peso com amostra (g) Peso Real (g)</p><p>B4 30.666 31.979 1.313</p><p>B5 30.772 32.778 2.006</p><p>B6 30.183 31.815 1.632</p><p>Tempo (min) B4 (g) B5 (g) B6 (g)</p><p>2 31.337 31.957 32.155</p><p>2 31.319 31.937 32.131</p><p>2 31.306 31.923 32.112</p><p>5 31.266 31.891 32.073</p><p>5 31.233 31.860 32.028</p><p>5 31.198 31.833 31.995</p><p>10 31.145 31.791 31.927</p><p>10 31.097 31.743 31.863</p><p>10 31.054 31.705 31.813</p><p>20 30.983 31.647 31.730</p><p>20 30.930 31.589 31.666</p><p>20 30.706 31.350 31.355</p><p>30 30.683 31.341 31.327</p><p>30 30.665 31.321 31.311</p><p>30 30.655 31.317 31.305</p><p>40 30.634 31.309 31.292</p><p>40 30.628 31.300 31.274</p><p>40 30.612 31.294 31.272</p><p>50 30.614 31.286 31.264</p><p>50 30.603 31.281 31.250</p><p>50 30.555 31.273 31.206</p><p>Fonte: Próprio autor (2019).</p><p>P á g i n a | 11</p><p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO</p><p>Fundação Instituída nos termos da Lei nº 5.152, de 21/10/1966 – São Luís - Maranhão.</p><p>Coordenação do Curso de Engenharia Química</p><p>Tabela 3 – Dados obtidos na secagem dos caroços de jaca para a temperatura de</p><p>70°C.</p><p>Fonte: Próprio autor (2019).</p><p>SECAGEM DO TEMPERATURA 70°C</p><p>Peso Vazio (g) Peso com amostra (g) Peso real (g)</p><p>B7 30.623 32.003 1.380</p><p>B8 29.926 31.163 1.237</p><p>B9 30.469 31.639 1.170</p><p>Tempo (min) B7 (g) B8 (g) B9 (g)</p><p>2 31.976 31.139 31.619</p><p>2 31.960 31.123 31.607</p><p>2 31.947 31.113 31.599</p><p>5 31.921 31.080 31.583</p><p>5 31.881 31.038 31.555</p><p>5 31.857 31.009 31.542</p><p>10 31.828 30.972 31.523</p><p>10 31.809 30.949 31.510</p><p>10 31.769 30.898 31.486</p><p>20 31.719 30.847 31.459</p><p>20 31.679 30.812 31.437</p><p>20 31.647 30.778 31.415</p><p>30 31.589 30.760 31.385</p><p>30 31.585 30.734 31.373</p><p>30 31.543 30.676 31.348</p><p>40 31.513 30.650 31.325</p><p>40 31.491 30.634 31.308</p><p>40 31.480 30.623 31.297</p><p>50 31.467 30.614 31.274</p><p>50 31.438 30.652 31.253</p><p>50 31.426 30.646 31.231</p>