O emprego da termogravimetria para determinar a energia de ativação do processo de combustão de óleos combustíveis

Activation energy (Ea) is a parameter that can be applied to make predictions about the quality of oils to be used in an ICO engine. In this study, Ea was determined by thermogravimetry following two different procedures: ASTM E 1641 and Model-free kinetics. The energies were calculated in the low temperature oxidation (LTO) region for three Brazilian fuel oils (denominated A, B and C) and the results were equal using both methods: 43 kJ mol-1 (alpha=0.1 to 0.9) for oil A, 48 kJ mol-1 (alpha=0.1 to 0.5) and 65 kJ mol-1 (alpha=0.5 to 0.9) for oil B, and 58 kJ mol-1 (alpha=0.1 to 0.5) and 65 kJ mol-1 (alpha=0.5 to 0.9) for oil C. It was concluded that, among the oils studied, sample A was potentially the best option concerning the behavior in the LTO region.

Estudo da cinética de oxidação de biodiesel b100 obtido de óleo de soja e gordura de porco: determinação da energia de ativação

The quality of biodiesel is extremely important for its commercialization and use; oxidation of biodiesel is a critical factor because it decreases the fuel storage time. A commercial biodiesel was mixed with synthetic antioxidants, according to a simplex-centroid experimental mixture design, and its stability was evaluated through induction period and activation energy. In all trials, addition of antioxidants increased activation energy in the mixtures containing tertiary butylhydroquinone (TBHQ). When a mixture containing 50% TBHQ and 50% butylated hydroxyanisole was used, synergistic effect was observed, and the major activation energy obtained was 104.43 kJ mol-1.

Determinação da difusividade e da energia de ativação para feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde, com base no comportamento da secagem

Neste artigo, teve-se o objetivo de determinar curvas de secagem em camada fina para grãos de feijão macassar, variedade sempre-verde. Visou-se, também, à determinação da difusividade efetiva da água no interior do produto, bem como a energia de ativação. Para tal, foram utilizadas amostras com 150 g de feijão com teor inicial de água de 37% (bu), nas temperaturas de 40; 50 e 60 ºC. A velocidade do ar do secador convectivo foi mantida em 1,0 m s-1 e, durante todo o processo, os valores médios da temperatura e da umidade relativa do ar ambiente foram, respectivamente, 29 ºC e 58%. A difusividade efetiva da água no produto foi determinada, em cada temperatura, por meio da lei de Fick, pressupondo um modelo esférico para os grãos. Uma expressão para a difusividade efetiva da água em função da temperatura foi determinada por meio do ajuste da equação de Arrhenius aos dados obtidos. A análise dos resultados possibilita concluir que a equação de Page representa, de forma satisfatória, o processo de secagem em todas as condições estudadas. O modelo esférico estabelecido para os grãos é satisfatório, resultando em difusividade efetiva que variou de 7,13x10-11 até 14,0x10-11 m²s-1, e em energia de ativação igual a 26,9 kJ mol-1. Foi observado que, para a temperatura do ar de secagem mantida em 60 ºC, houve a formação de fissuras em quantidade significativa de grãos.

Determinação das energias de ativação para nucleação de precipitados e difusão da prata na liga cu-2%al com adições de prata

As energias de ativação para nucleação de precipitados ricos em prata e de difusão da prata no cobre, em ligas de Cu-2%Al contendo 2, 4, 6, 8, 10 e 12%Ag, em peso, foram determinadas utilizando-se medidas de variação da microdureza com a temperatura e o tempo de envelhecimento. Os resultados indicaram que, com o método utilizado, é possível obter valores para as energias de ativação para nucleação da fase rica em prata e de difusão da prata no cobre bastante próximos daqueles citados na literatura.

Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem

A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

Análise termogravimétrica do óleo essencial de pimenta longa (Piper hispidinervium C. DC)

A pimenta longa (Piper hispidinervium C. DC.) é um arbusto originário da região amazônica, cujo óleo essencial é rico em safrol. O óleo essencial da pimenta longa é comercializado in natura, o que faz o processamento para a obtenção do safrol elemento fundamental de investigação científica e tecnológica. Uma importante etapa para a obtenção do safrol é a definição da estratégia da sua separação do óleo essencial a partir, por exemplo, da destilação. Neste caso, torna-se essencial o conhecimento de parâmetros termodinâmicos, tais como energia de ativação e calor latente de vaporização. Neste trabalho é utilizada a técnica termogravimétrica para a obtenção dos valores da energia de ativação e calor latente de vaporização do óleo essencial de P. hispidinervium. O processo de evaporação do óleo essencial obedece à cinética de ordem zero, resultando para a energia de ativação e calor latente de vaporização os valores 42,11 kJ.mol-1 e 43,73 kJ.mol-1, respectivamente.

Modelagem matemática da secagem em camada delgada de bagaço de uva fermentado

O objetivo deste trabalho foi determinar as características da secagem de bagaço de uva fermentado em secador com ar aquecido, avaliar a capacidade descritiva de conhecidos modelos matemáticos de secagem em camada delgada, e obter os valores de difusividade efetiva e a energia de ativação. Os experimentos de secagem foram conduzidos a 50, 60, 70, 80 e 90ºC, com a velocidade do ar de secagem de 1,0 m s-1. Foram comparados dez diferentes modelos matemáticos de secagem em camada delgada, de acordo com os valores do coeficiente de determinação (R²), qui-quadrado (χ²), raiz do quadrado médio residual (RQMR) e erro médio relativo (P), estimados pelas curvas de secagem. Os efeitos da temperatura de secagem nos coeficientes e nas constantes foram preditos pelos modelos de regressão. O modelo de Page modificado foi selecionado para representar o comportamento da secagem em camada delgada de bagaço de uva. Os valores médios da difusividade efetiva variaram de 1,0091 x 10-9 m² s-1 a 3,0421 x 10-9 m² s-1 nas temperaturas avaliadas. A dependência da difusividade efetiva pela temperatura foi descrita pela equação de Arrhenius, com o valor de energia de ativação de 24,512 kJ mol-1.

Efeito da temperatura e taxa de cisalhamento nas propriedades de escoamento da polpa de Cupuaçu (T. grandiflorum Schum) integral

O comportamento reológico da polpa de cupuaçu integral foi determinado na faixa de temperatura de 10 a 60ºC. Os efeitos da temperatura e da taxa de deformação foram avaliados por meio de testes em cisalhamento estacionário. As análises reológicas foram conduzidas num reômetro Thermo Haake RheoStress 1. Os reogramas foram descritos pelos modelos reológicos de Ostwald-de-Waelle e o de Herschel-Bulkley. As curvas de escoamento mais bem ajustadas pelo modelo de Ostwald-de-Waelle. O produto apresentou comportamento pseudoplástico, e o índice de comportamento de fluxo (n) decresceu com o aumento da temperatura. O efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente foi descrita por uma equação tipo Arrhenius e discutida em termos de energia de ativação. Essa energia aumentou com o aumento da taxa de deformação, sendo obtidos valores na faixa de 1 a 2 kcal/gmol.

Avaliação da influência da temperatura e do tratamento enzimático no comportamento reológico do suco de abacaxi pérola (Ananas Comosus L. merr.)

O objetivo deste trabalho foi determinar o comportamento reológico do suco de abacaxi- pérola natural e tratado com enzimas pectinolíticas. As condições de tratamento enzimático foram otimizadas através de um planejamento experimental do tipo fatorial completo 2k, com três repetições do ponto central. Na avaliação do comportamento reológico foram utilizadas duas amostras submetidas a peneiramento (N e D), analisadas em quatro diferentes temperaturas (10; 25; 50 e 65 °C). As análises reológicas foram realizadas utilizando um viscosímetro de cilindros concêntricos Brookfield e os dados experimentais foram ajustados ao modelo de Mizrahi-Berk. A relação entre temperatura e viscosidade aparente foi descrita por uma equação tipo Arrhenius. A otimização da atividade enzimática indicou, através da análise de variância e da metodologia de superfície de resposta, que as variáveis temperatura e tempo de tratamento exerceram efeito estatisticamente significativo (p<0,05) sobre a concentração de pectina presente na amostra. O modelo utilizado mostrou-se adequado para descrever o comportamento reológico dos sucos de acordo com os parâmetros R², χ² e Bf. Os baixos valores obtidos para o índice de comportamento indicaram um comportamento pseudoplástico (n<1). A temperatura exerceu influência sobre a tensão de cisalhamento e a viscosidade aparente dos sucos analisados, sendo os menores valores observados nas amostras analisadas a 65 °C. A equação tipo Arrhenius descreveu de modo satisfatório o efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente. Os valores da energia de ativação (Eat) foram de 4,54 Kcal.g.mol-1 e 4,89 Kcal.g.mol-1, respectivamente, para as amostras do suco de abacaxi natural e despectinizado, aumentando com o tratamento enzimático. A atividade enzimática proporcionou uma redução nos valores dos parâmetros de comportamento reológico das amostras, bem como na viscosidade aparente, em todas as temperaturas utilizadas, sendo o maior percentual de redução observado a 65 °C (41,66%).

PROPRIEDADES REOLÓGICAS DO SUCO DE BURITI (Mauritia flexuosa)

RESUMO O conhecimento do comportamento reológico de sucos de frutas tropicais é muito importante para a indústria de alimentos, uma vez que permite estabelecer condições de processamento e projetos de equipamentos relacionados à transferência de calor e massa bem como as operações unitárias envolvidas em todo o processo de obtenção. Este trabalho estudou o comportamento reológico do suco de buriti (Mauritia flexuosa). Os dados reológicos foram obtidos através de um viscosímetro rotacional com geometria de cilindros concêntricos (Brookfield, modelo DV II+). Os ensaios foram realizados em seis diferentes temperaturas (10; 20; 30; 40; 50 e 60ºC), e os resultados experimentais foram ajustados pelos modelos Lei da Potência e Mizrahi-Berk. O suco de buriti apresentou comportamento não newtoniano nas seis temperaturas. Na quantificação da viscosidade aparente (?ap), os parâmetros reológicos (K e n) foram obtidos através do ajuste do modelo Lei da Potência, que se mostrou bastante adequado na predição do comportamento reológico do suco, com coeficientes de determinação r2 > 0,99 para cinco das seis temperaturas investigadas. O produto apresentou comportamento pseudoplástico (n<1), e o índice de comportamento de fluxo decresceu com o aumento da temperatura. O efeito da temperatura sobre a viscosidade aparente foi descrita pela equação de Arrhenius e discutida em termos de energia de ativação (Ea), e os valores da Ea variaram de 2,84 a 3,0 kcal/gmol para a faixa da taxa de deformação utilizada.

Influência de adições de prata na cinética de recristalização da liga CU-5%Al

A influência de adições de 2, 4, 6 e 8% de prata, em peso, na cinética de recristalização da liga Cu-5%Al com taxas de deformação de 40, 70 e 90%, foi estudada utilizando-se metalografia por microscopia óptica e medidas de variação do tamanho de grão com o tempo e a temperatura de envelhecimento. Os resultados obtidos indicaram uma diminuição na velocidade de crescimento dos grãos e na energia de ativação correspondente, com o aumento da concentração de prata.

Estudo da cinética de consumo do estabilizante 2NDPA no propelente base dupla

Este trabalho tem como propósito avaliar a cinética de consumo do estabilizante 2NDPA presente em uma amostra de propelente tipo base-dupla (BD). Tópicos relativos ao método analítico empregado e, a interferências na cinética de consumo do estabilizante pela nitroglicerina e o salicilato de chumbo presente no propelente, também são abordados. Foram obtidos, ainda, os parâmetros cinéticos de consumo do 2NDPA. Para isto, foi empregada a técnica da Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE). Os dados experimentais foram bem ajustados para uma cinética de pseudoprimeira ordem. A energia de ativação (Ea) e o fator pré-exponencial (A) determinados foram, respectivamente, (1,22 ± 0,42) 10² kJ mol-1 e (10(16) ±10(6)) dia-1.

Análise cinética da cura de adesivos de taninos das cascas de três espécies de Eucalyptus por calorimetria diferencial exploratória (DSC)

O objetivo deste trabalho foi analisar a cinética de cura de adesivos à base de taninos de Eucalyptus grandis, Eucalyptus saligna e Eucalyptus urophylla por calorimetria diferencial exploratória (DSC), comparando-a com a cinética de cura de adesivos comerciais: fenol-formaldeído e de taninos de acácia-negra (Acacia mollissima D.Wild). Verificou-se que o adesivo de taninos de Eucalyptus urophylla apresentou os parâmetros cinéticos (energia de ativação, entalpia, temperatura de pico e ordem de reação) mais próximos aos do adesivo comercial de taninos de acácia-negra, que foram totalmente diferentes do adesivo à base de fenol-formaldeído. Com base nestes parâmetros constatou-se que, em relação aos outros dois, o adesivo de taninos de Eucalyptus urophylla é o mais adequado para colagem, uma vez que em condições industriais ele necessitará de uso mínimo de energia e de tempo de prensagem durante o processo de colagem.

Análise termogravimétrica da pirólise da acácia-negra (Acacia mearnsii de Wild.) cultivada no Rio Grande do Sul, Brasil

Este trabalho reporta um estudo experimental que objetivou a investigação dos efeitos da temperatura, da taxa de aquecimento e do tempo na eficiência e nos parâmetros cinéticos da decomposição da madeira de acácia-negra (Acacia mearnsii De Wild.) plantada no Rio Grande do Sul. O processo da pirólise da acácia-negra foi investigado por análise termogravimétrica (TGA), e os parâmetros cinéticos foram obtidos a partir de ensaios dinâmicos e isotérmicos. Os ensaios dinâmicos foram conduzidos desde a temperatura ambiente até 900 C, sob taxas de aquecimento que variaram de 2 a 50 ºC.min-1. Os ensaios isotérmicos foram realizados entre 250 e 750 ºC, ao aquecer a amostra até a temperatura desejada e mantendo-se nessa temperatura por 2 h. Os dados cinéticos obtidos dinamicamente foram tratados segundo os métodos de Ozawa e Kissinger. Já os parâmetros cinéticos conseguidos isotermicamente foram calculados ao considerar que a reação de pirólise segue uma cinética de primeira ordem em todo o intervalo de tempo e temperatura empregados. Os resultados denotaram a aplicabilidade dos métodos adotados, visto que os valores da energia de ativação do processo de pirólise, além de se aproximarem entre si, isto é, 170-180 kJ.mol-1, segundo modelos dinâmicos, e 140 kJ.mol-1, segundo o método isotérmico, aproximaram-se também dos valores reportados na literatura sobre a pirólise de compostos celulósicos (150-200 kJ.mol-1). Os resultados contribuem para a melhor compreensão dos processos de pirólise da biomassa, em especial da acácia-negra, o que pode levar ao melhoramento das atuais práticas de conversão da biomassa em carvão vegetal.

Parâmetros cinéticos de adesivos produzidos a partir de taninos de Anadenanthera peregrina e Eucalyptus grandis

Devido à crise do petróleo, na década de 70, pesquisas tiveram o objetivo de substituir parcial ou totalmente os adesivos convencionais, à base de petróleo. Uma forma de substituição foi a utilização de fontes naturais, como os taninos, provenientes de algumas espécies arbóreas. Porém, os taninos apresentam algumas limitações de uso, que podem ser superadas através da sulfitação e da hidrolise ácida. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da hidrólise ácida e sulfitação de taninos extraídos da casca de Eucalyptus grandis e Anadenanthera peregrina, nos parâmetros cinéticos dos adesivos tânicos, através da técnica de calorimetria diferencial exploratória (DSC). Os taninos foram hidrolisados com ácido acético ou ácido clorídrico a 10N, empregando-se três valores de pH e três tempos de reação. A sulfitação foi realizada em solução de sulfito de sódio, à 5%, em três tempos de reação. A energia de ativação, entalpia e temperatura de cura dos adesivos foram reduzidas pela hidrólise e sulfitação dos taninos, porém apresentaram banda larga de polimerização. O tempo de reação dos taninos não teve efeito sobre os parâmetros cinéticos.