Operações Unitárias III Difusão mássica em regime transiente

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Relatório 3: Operações Unitárias III

Difusão mássica em regime transiente

Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos

Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas – IBILCE

Universidade Estadual Paulista - UNESP

São José do Rio Preto

2014

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SUMÁRIO        

1 INTRODUÇÃO        

2 OBJETIVO        

3 MATERIAL E MÉTODOS        

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO        

4.1 Análise Qualitativa        

4.2 Cálculos dos coeficientes de difusividade        

4.2.1 Hidratação        

4.2 Desidratação        

5 CONCLUSÃO        

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

        

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1 INTRODUÇÃO

A transferência de massa pode ser definida como massa em trânsito, resultado da diferença de concentração de uma espécie em uma mistura ou a migração de uma ou mais espécies químicas em um dado meio, podendo esse ser sólido, líquido ou gasoso e ser realizado por dois mecanismos: difusão e/ou convecção. Muitos exemplos de transferência de massa em processo alimentícios envolvem a transferência de um determinado componente de uma fase através de uma interface para a segunda fase (MERCALI, 2009).

Quando se colocam em contato duas fases de composições diferentes, pode ocorrer a transferência de componentes de uma fase para a outra, ou vice-versa. Se as duas fases ficam em contato durante um intervalo de tempo suficiente, acabam por atingir um estado de equilíbrio e daí por diante não existe mais a transferência dos componentes entre elas (FOUST et al., 2008).

        A difusão é processo de transporte que se dá em nível molecular, no qual há movimento aleatório das moléculas devido à diferença de potenciais químicos das espécies. Esses movimentos aleatórios fazem com que, do ponto de vista macroscópico, seja transportado soluto da zona de concentração mais elevada para as zonas de concentração mais baixas (MERCALI, 2009). A taxa de transferência de massa é dependente da natureza ou facilidade da difusão entre uma fase e outra, e da área interfacial presente entre as duas fases (BENÍTEZ, 2009).

2 OBJETIVO

        O objetivo desse experimento foi observar a difusão molecular, assim como analisar os dados obtidos em aula prática e calcular o coeficiente de difusão para a sacarose e para a água para as situações apresentadas.

3 MATERIAL E MÉTODOS

        Foram utilizadas dois tipos de “esferas” de amido: um com esferas hidratadas numa solução de sacarose (solução de água + sacarose, 44,25o Brix) até o equilíbrio e outro com esferas hidratadas em água pura. Em seguida, 51,09 gramas de esferas com sacarose foram colocadas em um béquer contendo 250 gramas de solução de água pura e em outro béquer colocou-se 51,28 gramas de gel sem sacarose em 250 gramas de solução de água com sacarose. Os dois sistemas foram submetidos à agitação através de um agitador magnético e a cada intervalo de tempo definido foram medidas as concentrações das soluções com o uso de um refratômetro. Além disso, uma esfera de ambos os béqueres era retirada em determinados espaços de tempo para que fosse medido o seu diâmetro com auxílio de um paquímetro. O experimento foi realizado a uma temperatura de 25,3°C.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Análise Qualitativa

No momento em que os géis de amido foram colocados nos béqueres contendo água e solução de sacarose, deram-se inicio os mecanismos de difusão molecular em regime não estacionário devido ao gradiente de concentração, sendo que a interface era a área superficial das “esferas” de amido. Os resultados encontrados no refratômetro para as concentrações das soluções ao longo do tempo podem ser observados na tabela 1.

Tabela 1 - Concentração de sacarose nas soluções.

Gel com Sacarose	Gel sem Sacarose
Tempo	Concentração (°Brix)	Tempo	Concentração (°Brix)
0 s	0	0s	50,2
15 s	0,8	15s	49,2
1 min 17 s	0,9	33s	49
1 min 56 s	2	1min 10s	48
2 min 28 s	2,1	1min 46s	48
2 min 55 s	2,1	2 min 17s	48
3 min 43 s	2,4	3 min 03s	48
4 min 16 s	2,8	3min 33s	47,4
5 min 11 s	2,9	4 min 05s	46,3
5 min 54 s	3	4min 58s	47,8
6 min 47 s	3,2	5min 56s	47
10 min 38 s	3,2	6min 46s	47
12 min 38 s	3,6	7min 30s	46,3
16 min 38 s	4,2	8min 09s	47
18 min 38 s	3,9	8min 55s	46,8
20 min 50 s	4,4	10min 58s	46
22 min 38 s	4,4	12min 56s	45,2
24 min 38 s	4,8	14min 56s	45,3
26 min 38 s	5	16min 55s	45,2
28 min 58 s	5,2	18min 55s	45
30 min 38 s	5,4	20min 55s	45
32 min 38 s	5,2	22min 55s	45
34 min 38 s	5,4	25min 55s	45
37 min 38 s	5,4	28min 55s	44,5
40 min 38 s	5,4	31min 55s	44,2
43 min 38 s	5,4	34min 55s	44
44 min 38 s	5,4	37min 55s	44
≈ 5 h	4,9	42min 55s	43,8
≈ 6 h	4,9	47min 55s	44,5
		52min 55s	44
		57min 55s	44,8
		1h 02min 55s	44,8
		≈ 5 h	43,1
		≈ 6 h	43,1