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Original Article
Biosci. J., Uberlandia, v. 30, supplement 1, p. 219-223, June/14
INFLUÊNCIA DO TEOR DE ÁGUA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DOS
GRÃOS DE TRIGO SUBMETIDOS À COMPRESSÃO
MECHANICAL PROPERTIES OF WHEAT GRAINS UNDER COMPRESSION
Lara Santana FERNANDES1; Paulo Cesar CORRÊA2; Mayra Darliane Martins Silva DINIZ3;
Daniel Mariano LEITE4; Davi de Sousa Lima VASCONCELLOS5
1. Engenheira de Alimentos, Mestranda em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa – UFV, Viçosa, MG, Brasil.
lara.fernandes@ufv.br; 2. Engenheiro Agrônomo, Professor Associado, UFV, Viçosa, MG, Brasil; 3. Engenheira de Alimentos,
Doutorando em Engenharia Agrícola, Viçosa, MG, Brasil; 4. Doutorando em Engenharia Agrícola, Viçosa, MG, Brasil; 5. Engenheiro
Agrícola e Ambiental, Viçosa, MG, Brasil.
RESUMO: O estudo das características mecânicas dos produtos agrícolas é imprescindível para que os
equipamentos possam ser desenvolvidos com vistas a atingir a máxima eficiência sem, contudo, comprometer a qualidade
final do produto. Ao sofrer esforços mecânicos que excedem a sua força de resistência, os grãos podem apresentar trincas e
quebras, aumentando a sua suscetibilidade a deterioração, durante o armazenamento. Objetivou-se com o presente trabalho
verificar a influência do teor de água nos valores da força máxima de compressão para deformações pré-fixadas e
determinar o módulo proporcional de deformidade de grãos de trigo submetidos à compressão, à velocidade de 0,0001 m s-
1. Foram utilizados grãos de trigo do cultivar “Brilhante”, desenvolvido a partir do BR24, com teores de água variando de
0,14 a 0,26 base seca (b.s.) submetidos a esforços de compressão uniaxial entre duas placas paralelas. A partir dos
resultados obtidos, conclui-se que a força de compressão necessária para deformar o trigo diminui com o aumento do teor
de água. O módulo proporcional de deformidade aumenta com a redução do teor de água e da deformação do produto,
obtendo-se valores para a faixa de umidade estudada, entre 8,9 x 107 a 51,2 x 107 Pa.
PALAVRAS–CHAVE: Propriedades físicas. Deformidade. Secagem
INTRODUÇÃO
A qualidade do grão de trigo pode ser
definida como resultado da interação que a cultura
sofre no campo, do efeito das condições do solo, do
manejo da cultura, da cultivar, bem como das
operações de colheita, armazenamento e moagem
(EDWARDS, 2004).
O teor de água dos grãos de trigo define o
momento propício para a colheita, a temperatura e o
tempo adequados para a secagem e o seu
acondicionamento para o armazenamento ou
processamento industrial na moagem (POSNER;
HIBBS, 1999). A colheita retardada, com
permanência do grão na lavoura após a maturação
fisiológica, ou a realização de secagem com
temperaturas inadequadas em função do teor de
umidade contribuem para alterações indesejáveis na
qualidade tecnológica do trigo (CARNEIRO et al.,
2005).
O conhecimento de todo o processo de
produção para a obtenção de grãos com alta
qualidade torna-se indispensável, uma vez que
rachaduras e quebras ocorrem nos grãos se os
esforços, aos quais são submetidos, excedem a força
de resistência do material. Dessa forma, algumas
características mecânicas têm sido estudadas para
predição do comportamento dos grãos, em função
da umidade e temperatura, quando submetidos a
diferentes tipos de tensões (LIU et al., 1990).
Durante a colheita, manuseio, transporte e
armazenamento, os grãos são submetidos a uma
série de pressões estáticas de várias magnitudes e
dinâmicas, como impacto de alta velocidade,
causando escoriações, esmagamento e trincas,
aumentando a sua suscetibilidade a deterioração,
durante o armazenamento (BARGALE-PRAVEEN
et al., 1995).
A partir da curva de “força-deformação”,
obtida a partir do teste de compressão, podem-se
obter parâmetros que caracterizam a resposta do
material quando submetido a uma carga (RIBEIRO
et al., 2007).
Dentre as diversas propriedades mecânicas,
o módulo de deformidade permite que se realizem
comparações de resistência relativa entre os diversos
materiais (RESENDE et al., 2007). Segundo Couto
et al. (2002), no estudo do comportamento mecânico
de um material o módulo de deformidade é
considerado mais significativo que o de elasticidade,
visto que, quando um produto é comprimido, a
deformação total é que tem aplicação prática.
Dessa forma, objetivou-se através do
presente trabalho verificar a influência do teor de
água nos valores da força máxima de compressão
para deformações fixas e determinar o módulo
Received: 17/09/12
Accepted: 05/02/14
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Influência do teor de água... FERNANDES, L. S. et al.
Biosci. J., Uberlandia, v. 30, supplement 1, p. 219-223, June/14
proporcional de deformidade de grãos de trigo
submetidos à compressão.
MATERIAL E MÉTODOS
O experimento foi desenvolvido no
Laboratório de Propriedades Físicas e Qualidade de
Produtos Agrícolas pertencente ao Centro Nacional
de Treinamento em Armazenagem (CENTREINAR)
da Universidade Federal de Viçosa, MG. Para
condução do experimento utilizaram-se grãos de
trigo do cultivar “Brilhante” desenvolvido a partir
do BR-24, com teor de água de aproximadamente
0,26 base seca (b.s.).
Este cultivar apresenta características
positivas bem semelhantes ao do BR-24, como
ampla adaptação, alto potencial produtivo, ciclo
precoce, boa resistência a seca e tem como grande
vantagem produzir uma farinha de trigo de boa
qualidade. As principais características do seu grão
são: forma ovalada e coloração vermelha,
comprimento de aproximadamente 62% médio e
38% longo e grãos duros.
Para efetuar a secagem do produto e obter
os demais níveis de umidade [0,26; 0,25; 0,20; 0,16
e 0,14 (b.s)] utilizou-se uma estufa com ventilação
forçada à temperatura de 45ºC. Os teores de água do
produto foram determinados pelo método padrão de
estufa, 105 ± 1°C, durante 24 horas, em três
repetições (BRASIL, 1992).
Para cada teor de água, as amostras foram
homogeneizadas e encaminhadas para determinação
das propriedades mecânicas.
Os ensaios de compressão nos grãos,
testados individualmente, foram realizados em um
texturômetro, modelo TA.HD (Stable Micro
System) utilizando-se uma célula de carga de 500 N.
Os grãos foram submetidos a compressão uniaxial,
entre duas placas paralelas, aplicada no eixo médio,
a uma taxa de aplicação de força de 0,0001 m s-1
(Figura 1).
Figura 1. Compressão uniaxial entre duas placas paralelas aplicada no eixo médio do grão.
O ensaio de compressão foi finalizado
quando a deformação atingiu 0,0005 m. O módulo
proporcional de deformidade do trigo (Ep) foi
determinado para as deformações de 0,4; 0,6; 0,8;
1,0 x 10-3 m, adaptadas das deformações utilizadas
por Batista et al. (2003), de acordo com a expressão:
3 21 3
2 3 2
0, 531 1 1
2
1-
p
E F
E
D r Rµ
= = +
(1)
em que,
Ep = módulo proporcional de deformidade, Pa
E = módulo de deformidade, Pa
F = força, N
D = deformação total (elástica e plástica) do corpo
nos pontos de contato com a placa superior e
inferior, m
µ = razão de Poisson
R, r = raios de curvatura no ponto de contato, m
O raio equivalente (R) e o de curvatura (r)
dos grãos foram obtidos segundo as equações 2 e 3.
3 2
2
ab
R ≅ (2)
2
b
r ≅ (3)
em que,
a = maior dimensão característica do grão, m; e,
b = menor dimensão característica do grão, m.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores médios dos raios de curvatura
dos grãos de trigo para cada deformação e teor de
água, utilizados nos cálculos para determinação do
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módulo proporcional de deformidade, estão na
Tabela 1, através da qual se verifica que os raios de
curvatura oscilaram com o teor de água do produto;
entretanto, sem ocorrência de tendência clara em
função desta variável.
Encontram-se, na Figura 2, os valores médios da
força máxima de compressão em função do teor de
água (b.s.) para as diversas deformações.
Tabela 1. Valores médios dos raios de curvatura dos grãos de trigo (x 10-3m) para cada deformação e teor de
água (b.s.)
Teor de
água (b.s.)
Deformação
0,4 0,6 0,8 1,0
r R r R r R r R
0,26 1,15 9,51 1,48 9,91 1,45 9,04 1,54 10,62
0,25 1,60 11,54 1,50 10,58 1,54 10,08 1,54 10,99
0,20 1,50 10,09 1,51 9,85 1,46 9,62 1,52 10,33
0,16 1,52 10,41 1,45 9,64 1,51 10,40 1,53 10,68
0,14 1,44 9,48 1,48 9,83 1,47 9,75 1,50 10,02
.
Figura 2. Valores médios da força máxima de compressão (N) em função do teor de água (b.s.) para as
deformações de 0,0004; 0,0006; 0,0008 e 0,001 m.
Analisando-se a Figura 2, vê-se que a força
de compressão necessária para deformar o trigo
diminuiu com o aumento do teor de água. A força
média necessária para as diversas deformações em
função do teor de água variou entre 139,8 e 21,4N.
Ribeiro et al. (2007) trabalhando com soja
encontrou valores entre 127,64 e 41,19N. Já
Resende et at. (2007) encontrou 253,1 e 10,5N para
feijão. Assim, para teores de água mais elevados, o
grão oferece pequena resistência à compressão,
aumentando proporcionalmente com a redução da
umidade. Essa tendência deve-se, provavelmente, à
mudança gradual na integridade da matriz celular
com a redução do teor de água (GUPTA; DAS,
2000).
Portella (2001) estudou a resistência
mecânica de grãos de trigo na colheita mecanizada e
mostrou claramente a influência do teor de água nas
perdas de qualidade dos produtos colhidos. O
trabalho foi realizado em três condições de umidade,
29%, 16% e 13%, e as perdas pelos danos
mecânicos no mecanismo de trilha da colhedora
foram de 5,88%, 3,31% e 3,37%, respectivamente.
Portanto, o índice de grãos quebrados foi
inversamente proporcional ao nível de umidade dos
grãos.
A partir dos dados de força de compressão
obtiveram-se os módulos proporcionais de
deformidade, os quais apresentaram o mesmo
comportamento da força de compressão, em função
do teor de água.
A equação de regressão ajustada aos valores
experimentais do módulo proporcional de
deformidade do trigo, em função do teor de água e
da deformação, o coeficiente de determinação (R2) e
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erro médio percentual (P) a 5% de probabilidade se
encontram abaixo:
Ep = 7,45.108 + 4,31.109.U - 1,83.1012.D -
2,31.1010. U2 + 3,54.1014.D2 + 4,91.1012.U.D
R2 = 97,45 P(%) = 0,778
em que,
U = teor de água, em b.s;
D = deformação, em m.
Pela análise dos resultados, a equação
ajustada se mostrou satisfatória, apresentando alto
valor do coeficiente de determinação (R2) e
reduzidas magnitudes do erro médio percentual (P).
Tem-se na Figura 3, a superfície de resposta
ajustada de acordo com a equação anterior, para o
módulo proporcional de deformidade do trigo, em
função do teor de água e da deformação.
Figura 3. Valores médios do módulo proporcional de deformidade do trigo em função do teor de água (b.s.) e
deformações.
O valor elevado do módulo de deformidade
significa que uma força maior deve ser aplicada ao
produto para, então, se obter determinada
deformação (BATISTA et al., 2003).
Observa-se que os valores do módulo
proporcional de deformidade aumentam com a
redução do teor de água. Para a faixa de umidade
estudada os valores do módulo proporcional de
deformidade variaram entre 8,9 x 107 a 51,2 x 107
Pa. Esses resultados corroboram os observados por
Ribeiro et al. (2007) para soja e Resende et al.
(2007) para feijão, que obtiveram o módulo
proporcional de deformidade de 1,68 x 107 a 5,42 x
107 e 2,6 x 107 a 56,4 x 107 Pa, respectivamente.
CONCLUSÕES
A força de compressão necessária para
deformar o grão de trigo diminui com o aumento do
teor de água, para os diversos níveis de
deformações, apresentando valores entre 139,8 e
21,4N.
O módulo proporcional de deformidade
aumenta com a redução do teor de água e da
deformação do produto, obtendo-se valores entre 8,9
x 107 a 51,2 x 107 Pa, para a faixa de umidade
estudada.
Pelas características do grão e pelos valores
obtidos para o módulo de deformidade e força de
compressão, pressupõe-se que grãos com menor teor
de água poderão ter um bom desempenho, com
menor porcentagem de quebra, com relação à
colheita mecanizada.
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ABSTRACT: The mechanical characteristics study about agricultural products is crucial so the equipment can
be developed in order to achieve maximum efficiency without compromising the final quality of the product. When
suffering mechanical stresses that exceed their power of resistance, the grain may have cracks and breaks increasing
their deterioration susceptibility during the storage. The objective was verify the influence of moisture content in the
values of maximum compression force values for pre-fixed deformations and determine the proportional deformity
modulus of wheat grain subjected to compression under the speed of 0.0001 m s-1. It was used wheat grains of variety
“Brilhante”, developed from BR24, with 0.14 to 0.26 dry basis (decimal b.s.) moisture content and were uniaxially
compressed between two parallel plates. It was concluded that the compression force decreased with a moisture content
increase. The proportional deformity modulus increases with the reduction of moisture content and with the deformation of
the product, presenting values for the studied moisture content, between 8.9 x 107 and 51.2 x 107 Pa.
KEYWORDS: Physical properties. Deformity. Drying
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