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Tipo: Tese
Título: Distribuição do gás ozônio em milho armazenado em silo metálico usando sistema de aeração
Título(s) alternativo(s): Ozone gas distribution in maize stored in metallic silo using aeration system
Autor(es): Rozado, Adriano Ferreira
Primeiro Orientador: Faroni, Lêda Rita D'antonino
Primeiro coorientador: Urruchi, Wilfredo Milquiades Irrazabal
Segundo coorientador: Martins, Márcio Arêdes
Primeiro avaliador: Alencar, Ernandes Rodrigues de
Segundo avaliador: Sinício, Roberto
Abstract: O presente trabalho teve por meta avaliar a distribuição do gás ozônio em diferentes posições da massa de grãos, submetidos aos processos de ozonização sem e com recirculação do ozônio residual e, ainda, avaliar as qualidades física e fisiológica dos grãos de milho submetidos aos dois processos. Grãos de milho com teor de água em torno de 12,5% (b.u.) foram acondicionados em silo metálico, com 0,60 m de diâmetro, 3,0 m de altura e dispositivos para injeção, exaustão e recirculação do gás. A uma distância de 0,26 m da base do silo, colocou-se um fundo metálico com 25% de perfuração para sustentação dos grãos e formação de uma câmara plenum para insuflação da mistura ar/ozônio. Para avaliar a distribuição do ozônio foram construídas sondas em PVC com 0,04 m de diâmetro e 0,30 m de comprimento. Estas sondas foram dispostas em seis pontos eqüidistantes de 0,5 m ao longo da coluna de grãos por onde foram realizadas amostragens do ozônio em intervalos regulares de 1,0 h e, também, em um ponto localizado no plenum e outro acima da coluna de 3,0 m de grãos para determinação das concentrações de entrada e residual, respectivamente. Os sistemas de ozonização funcionaram continuamente, injetando-se a mistura ar/ozônio, por um período de 148 h. O procedimento de coleta das amostras e quantificação da concentração de ozônio consistiu no borbulhamento do gás em solução de iodeto de potássio durante um minuto, seguida de titulação com solução de tiossulfato de sódio. O ozônio produzido pelo gerador foi injetado no plenum, em conexão localizada na base do silo e a mistura ar/ozônio insuflada na massa de grãos sob vazão específica de 1,0 m3 min-1 t-1, em concentrações médias de 622,1 e 494,2 ppm (1,33 e 1,06 g m-3), para os processos sem e com recirculação do ozônio residual, respectivamente. Para avaliar o efeito dos níveis de concentração do ozônio nas qualidades física e fisiológica dos grãos de milho, foram realizados testes de teor de água, massa específica, potencial de germinação e condutividade elétrica. A temperatura da massa de grãos, a temperatura da mistura ar/ozônio no plenum, a temperatura e a umidade relativa do ar antes da passagem pelo ventilador e a temperatura da mistura ar/ozônio após passagem pela massa de grãos, foram monitoradas e registradas por meio de um sistema de aquisição e armazenamento de dados denominado 1-wire, utilizando sensores de temperatura (DS18B20) e umidade relativa (DS2438). A temperatura da massa de grãos submetida ao processo de ozonização com recirculação foi, em média, 2,0 oC superior à dos grãos submetidos ao processo sem recirculação. Os dados obtidos da quantificação da concentração de ozônio foram submetidos à análise de regressão e, com base no coeficiente de determinação, ajustou-se o modelo de distribuição do gás ozônio na massa de grãos e do residual liberado, utilizando-se o software Sigmaplot. Os dados de avaliação das qualidades física e fisiológica dos grãos submetidos aos processos de ozonização foram comparados com os dados das amostras controle, aplicando-se o teste Dunnett ao nível de 5% de probabilidade, utilizando-se o software Saeg. Concluiu-se que o modelo matemático ajustado que representou o processo de distribuição do gás ozônio na massa de grãos de milho foi o de Chapman-Richards, sigmoidal assintótico com três parâmetros, independentemente do processo de ozonização. Observou-se, ainda, que quanto mais próximo ao ponto de injeção do gás ozônio, maior o nível de concentração e menor o tempo para estabilização do ozônio, independentemente do processo de ozonização, sem ou com recirculação do ozônio residual. O maior valor assintótico que a concentração de ozônio pode atingir é de 425,89 ppm (0,912 g m-3) para coluna de grãos de 0,5 m sem a recirculação do ozônio residual. A menor concentração assintótica possível na massa de grãos de milho foi de 180,1 ppm (0,386 g m-3) quando situados a 3,0 m do ponto de insuflação (plenum), em processo sem recirculação do ozônio residual. Em geral, os menores tempos estimados para obtenção da concentração local desejada foram obtidos pelo processo de ozonização com recirculação do ozônio residual. O menor tempo estimado para obter a concentração de 50 ppm (0,107 g m-3) foi de 1,1 h, com a recirculação do ozônio residual, para uma coluna de grãos de 0,5 m. O maior período estimado para atingir 50 ppm de ozônio foi de 46,9 h, sem a recirculação do ozônio residual, para os grãos situados a 3,0 m do ponto de insuflação da mistura ar/ozônio. Em geral, os processos de insuflação de ozônio na massa de grãos não afetaram a qualidade fisiológica dos grãos de milho, independentemente da posição e do processo de ozonização. Porém, houve uma redução no teor de água final da ordem 0,7% e 1,0% para os grãos submetidos aos processos de ozonização sem e com a recirculação do ozônio residual, respectivamente, em razão das condições ambientais envolvidas nos processos. Portanto, os dois processos de ozonização estudados, sem e com recirculação do ozônio residual, possibilitam obter concentrações de ozônio na massa de grãos capazes de controlar pragas de milho armazenado em períodos inferiores a 148 h.
This work aimed to evaluate the distribution of ozone gas at different positions in the mass of grain subjected to ozonization processes with and without residual ozone recirculation, as well as to evaluate the physical and physiological qualities of maize grains subjected to these two processes. Maize grains with water content around 12.5% (wb) were packed in a metallic silo with diameter of 0.60 m, height of 3.0 m, equipped with exhaustion and gas recirculation devices. A metallic bottom was placed at a distance of 0.26 m from the silo base, with 25% drilling to hold the grains and form a plenum chamber to the air/ozone mixture insufflation. To evaluate ozone distribution, 0.04 m diameter and 0.30 m length PVC probes were built. These probes were arranged in six 0.5 m equidistant points along the grain column, from which ozone samplings were collected at regular intervals of 1.0 h, as well as in a point located in the plenum chamber and another above the 3.0 m grain column to determine the entrance and residual concentrations, respectively. The ozonization systems worked continuously, injecting the air/ozone mixture during a period of 148 h. The sample-collecting procedures and ozone concentration quantification consisted of gas bubbling in potassium iodide solution during one minute, followed by titration with sodium thiosulfate solution. The ozone produced by the generator was injected in the plenum chamber through a connection placed on the silo s base, and the air/ozone mixture was inflated on the grain mass under specific flow of 1.0 m3 min-1 t-1, at mean concentrations of 622.1 and 494.2 ppm (1.33 and 1.06 g m-3), with and without recirculation of residual ozone, respectively. To evaluate the effect of ozone concentration levels on the physical and physiological qualities of the maize grains, water content, specific mass, germination potential and electrical conductivity tests were carried out. Grain mass temperature, air/ozone mixture temperature in the plenum, temperature and relative air humidity before passing through the ventilator and air/ozone mixture temperature after passing through the grain mass were monitored and recorded by a data acquisition and storage system named 1-wire, using temperature (DS18B20) and relative humidity (DS2438) sensors. The temperature of the grain mass subjected to the ozonization process with recirculation was, on average, 2.0 oC superior to that of the grains subjected to the process without recirculation. The ozone concentration quantification data were submitted to regression analyses and, based on the coefficient of determination,the models of ozone gas distribution in the grain mass and of the residue released were adjusted by means of the Sigmaplot software. The evaluation data obtained on the physical and physiological qualities of the grains subjected to the ozonization processes were compared to the control sample data, applying the Dunnett test at 5% probability using the Saeg software. It was concluded that the adjusted mathematical model representing the ozone gas distribution process in the maize grain mass was the one of Chapman-Richards, three-parameter sigmoidal asymptotic, regardless of the ozonization process. We also noted that, the closer to the point of ozone gas injection, the greater the concentration level is, and the shorter the ozone stabilization time is, regardless of the type of ozonization process, with or without residual ozone recirculation. The highest asymptotic value achieved by the ozone concentration is 425.89 ppm (0.912 g m-3) for the 0.5 m grain column without residual ozone recirculation. The lowest asymptotic concentration possible in the maize grain mass was 180.1 ppm (0.386 g m-3) when located 3.0 m from the insufflation point (plenum), without residual ozone recirculation. In general, the shortest estimated times needed to obtain the desired local concentration were achieved through the ozonization process with residual ozone recirculation. The shortest estimated time to obtain the concentration of 50 ppm (0.107 g m-3) was 1.1 h, with residual ozone recirculation for a 0.5 m grain column. The longest estimated time to achieve 50 ppm of ozone was 46.9 h, without residual ozone recirculation, for grains located 3.0 m from the point of insufflation of the air/ozone mixture. In general, the ozone insufflation processes in the grain mass do not affect the physiological quality of the maize grains, regardless of the position and ozonization process. However, there was a reduction in the final water content of 0.7% and 1.0% in grains subjected to ozonization processes with or without recirculation of residual ozone, respectively, due to the environmental conditions involved in the processes. Therefore, the two ozonization processes studied in this work, with and without recirculation of residual ozone, permit to obtain ozone concentrations in the grain mass capable of controlling pests found in stored maize in periods shorter than 148 h.
Palavras-chave: Distribuição do gás ozônio
Borbulhamento
Análise de regressão
Ozone gas distribution
Bubbling
Rression analysis
CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::ENGENHARIA DE PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLAS::PRE-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRICOLAS
Idioma: por
País: BR
Editor: Universidade Federal de Viçosa
Sigla da Instituição: UFV
Departamento: Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ
Programa: Doutorado em Engenharia Agrícola
Citação: ROZADO, Adriano Ferreira. Ozone gas distribution in maize stored in metallic silo using aeration system. 2013. 97 f. Tese (Doutorado em Construções rurais e ambiência; Energia na agricultura; Mecanização agrícola; Processamento de produ) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2013.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://locus.ufv.br/handle/123456789/746
Data do documento: 6-Fev-2013
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