sistemas de secagem de grãos do cafeeiro

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SISTEMAS DE SECAGEM DE GRÃOS DO CAFEEIRO (Coffea arábica L.) Autores: Roberto Natal Dal Molin ( Eng.º Agr.º EMATER – JESUITAS) Marcos Campos de Oliveira (Eng.º Agr.º EMATER DE TERRA ROXA) Roberto Siqueira Filho (Eng.º Agr.º SEAB – TOLEDO) Roberto José Câmara (Eng.º Agr.º ESTUDANTE DE MESTRADO) Trabalho apresentado à Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus de Marechal Cândido Rondon, como parte das exigências da disciplina Sustentabilidade de Agroecossistemas. Prof. Dr. Alessandro Torres Campos

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Page 1: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

SISTEMAS DE SECAGEM DE GRÃOS DO CAFEEIRO

(Coffea arábica L.)

Autores:

Roberto Natal Dal Molin ( Eng.º Agr.º EMATER – JESUITAS)

Marcos Campos de Oliveira (Eng.º Agr.º EMATER DE TERRA ROXA)

Roberto Siqueira Filho (Eng.º Agr.º SEAB – TOLEDO)

Roberto José Câmara (Eng.º Agr.º ESTUDANTE DE MESTRADO)

Trabalho apresentado à Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Campus de Marechal Cândido Rondon, como parte das exigências da disciplina Sustentabilidade de Agroecossistemas. Prof. Dr. Alessandro Torres Campos

Page 2: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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JESUITAS – PARANÁ – BRASIL

DEZEMBRO DE 2004.

Conteúdo

Conteúdo ................................................................................................................ 2 CONTEXTUALIZAÇÃO .................................................................................... 3 CONCEITUAÇÃO .............................................................................................. 5 DESENVOLVIMENTO .................................................................................... 10 O Secador ............................................................................................................. 10 Parâmetros relativos aos grãos ............................................................................ 12 Parâmetros relativos ao ar ................................................................................... 13 Consumo de energia ............................................................................................ 13 Especificação do secador ................................................................................... ..15 Sistemas de operação com o secador ................................................................. 16 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................18 CONCLUSÕES ................................................................................................ 26 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................27

Page 3: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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CONTEXTUALIZAÇÃO

O cafeeiro (Coffea arábica L.) é uma das principais plantas cultivadas no

país, tanto sob o ponto de vista econômico, gerando divisas pela exportação, quanto

pelo aspecto social.

Para obtenção de um café com qualidade superior é necessário o emprego

de técnicas adequadas de produção, desde o plantio até a colheita, e a estas somar

práticas de processamento que possam preservar a sua qualidade inicial. No

processamento pós-colheita, a secagem é uma das etapas mais importantes,

porque, se for conduzida indevidamente, poderá acarretar grandes prejuízos ao

cafeicultor (PINTO FILHO, 1994).

A secagem é o processo mais econômico para manutenção da qualidade de

produtos agrícolas durante a armazenagem em ambiente natural. Os efeitos dos

secadores e dos métodos de secagem sobre a qualidade de grãos e a

racionalização da energia em processos agrícolas têm sido assunto de importância

entre pesquisadores, processadores e fabricantes de equipamentos.

Na secagem em terreiros, além de o produto ficar exposto à ação de

agentes biológicos e a condições climáticas adversas, o tempo de secagem

requerido é maior que na secagem artificial. Esse tempo é de extrema importância,

pois possibilita sincronizar a colheita com a secagem, o que facilita o

processamento, evitando a deterioração do produto (SILVA et al., 1990).

Tendo em vista os problemas existentes durante a secagem dos grãos em

terreiro, a secagem artificial, em secadores mecânicos, é atualmente um

Page 4: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

4

procedimento de fundamental importância para o produtor de grãos (LACERDA

FILHO, 1986).

O uso de secadores artificiais, de maneira geral, intensificou-se a partir da

Primeira Grande Guerra Mundial e tornou-se prática rotineira a partir da Segunda

Grande Guerra Mundial. A secagem, embora seja uma operação de rotina, devido

às grandes vantagens que apresenta, tanto para a produção de grãos como para a

de sementes, tem que ser feita com muito cuidado, por ser também uma operação

de alto risco, visto que pode danificar seriamente a qualidade do produto em

processamento. Esses danos serão fisiológicos quando se seca de forma muito

rápida ou de forma muito lenta (HALL, 1980; CARVALHO, 1994).

NELLIST e BRUCE (1995) afirmam que os secadores mecânicos possuem

alto requerimento de potência. A maior parte da energia (entre 95 e 97%) é usada

como energia sob a forma de calor.

Page 5: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

5

CONCEITUAÇÃO

A secagem de café apresenta algumas características que o distinguem de

outros grãos (VILELA, 1997):

a) alto teor de umidade inicial (cereja em torno de 60 a 70% b.u.);

b) mistura heterogêneos - grãos com diferentes teores de umidade (20 a

70%), cujas proporções variam durante a colheita;

c) estrutura complexa do fruto - camadas de diferentes tecidos e teores de

umidade, com polpa e mucilagem muito úmidas (em torno de 85%), e, logo

após, um tecido celulósico duro (pergaminho) que encobre uma semente

com 50% de umidade;

d) redução de volume durante a secagem (30 a 40%); e

e) tamanho desuniforme dos frutos.

As principais razões para testar secadores de grãos são: a) auxiliar no

desenvolvimento de protótipos, b) confirmar as especificações de desempenho e c)

prover informações para a comercialização e orientação de operadores (NELLIST e

BRUCE, 1992).

Segundo os mesmos autores, têm ocorrido, na última década, significativos

avanços na prática e tecnologia de secagem, particularmente no uso de

computadores para instrumentação e para a simulação do desempenho de

secadores. Quando se procura mensurar o desempenho de secadores, com uma

precisão aceitável, deve-se trabalhar com condições estáveis (ou quase estáveis) de

secagem.

Page 6: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

6

NELLIST e BRUCE (1995) afirmam ainda que o progresso da secagem em

um secador com ar aquecido é afetado pelas interações entre diversas variáveis,

algumas das quais estão sujeitas a consideráveis variações, que são incontroláveis.

Condições ambientais, por exemplo, sofrem mudanças continuamente e contribuem

em parte para as flutuações na temperatura do ar aquecido.

Para a instrumentação, são necessários sensores para temperatura

ambiente, umidade relativa, temperatura do ar no ponto de entrada dos grãos e

consumo de energia (quando se usam combustíveis líquidos, gasosos ou

eletricidade). As análises de teor de umidade e qualidade dos grãos são feitas sob

condições de laboratório, através de amostras coletadas na entrada e saída de

produto. Mas a temperatura deve ser medida através de sensores instalados na

massa de grãos, ou em amostras coletadas em “containers” isolados termicamente

(NELLIST e BRUCE, 1992).

BAKKER-ARKEMA et al. (1978) ressaltam que a avaliação experimental de

secadores requer medidas precisas dos grãos, ar de secagem e parâmetros de

secagem, e das fontes de energia, incluindo a energia usada nos ventiladores e

sistemas de movimentação de grãos.

Quando se necessita mais do que os dados básicos na avaliação do

desempenho de um secador, torna-se necessária a instalação de sensores

adicionais para medir fluxo de ar, temperatura e umidade do ar de exaustão e

pressão estática. Pode haver também a necessidade de obter amostras de grãos em

pontos da camada de secagem, para avaliar a uniformidade da secagem.

A medição do fluxo de ar, particularmente do fluxo de ar aquecido, que

determina o desempenho da secagem, é um dos pontos mais difíceis, pois exige

elevada precisão e não deve influir no comportamento do ar de secagem.

Page 7: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

7

Para os secadores de fluxo contínuo, devem-se estabilizar as condições de

secagem e mantê-las nessa forma durante o período de teste, coletando-se as

amostras e efetuando as leituras. Para o caso de secadores de batelada, as leituras

devem ser feitas durante um ciclo de secagem, e as amostragens realizadas no

carregamento e na descarga do secador. A escolha dos pontos de amostragem,

assim como o tratamento correto na divisão das amostras em subamostras para

avaliação da qualidade dos grãos e determinação do teor de umidade, é vital para a

precisão dos resultados (NELLIST e BRUCE, 1992).

Segundo BAKKER-ARKEMA et al. (1978), a eficiência energética de um

secador de grãos, ou de um processo de secagem, é mais bem expressa em termos

de energia requerida para remover uma unidade de massa de umidade do grão, em

kJ por kg de água evaporada.

SILVA J. N. da, et all concluíram que a secagem realizada em secador

horizontal rotativo apresentou menor consumo específico de energia, 9.537 - 10.344

kJ kg –1 que os secadores verticais 9967 – 30583 kJ kg –1.

FREIRE (1998) relata que o sistema de secagem em combinação é

energeticamente mais eficiente que o sistema a altas temperaturas para a secagem

do café despolpado: o consumo específico nos testes 1 e 2 foi de 5,0 e 3,3 MJ.kg-

1,respectivamente, ao passo que o valor correspondente para o teste 3 foi de 11,2

MJ.kg-1.; a secagem com utilização do sistema em combinação possibilita a

obtenção de um café de boa qualidade; a etapa de secagem a baixas temperaturas

em silos-secadores para café despolpado pode ser iniciada com teores iniciais de

umidade dos grãos iguais a 30% b.u., contanto que as condições ambientais sejam

favoráveis (temperatura elevada e umidade relativa baixa) e o dimensionamento do

Page 8: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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sistema permita a redução da umidade da camada superior dos grãos antes que se

inicie o processo de deterioração.

CAMPOS (2000) testando um protótipo de secador construído em alvenaria

para utilização em pequenas propriedades rurais concluiu que o secador apresentou

elevado consumo específico de energia, se comparado com outros sistemas de

secagem em camada fixa, ou seja, 12.752 kJ por kg de água evaporada. O autor

atribui este resultado ao fato de se ter utilizado uma fornalha de fogo indireto, com

trocador de calor.

LACERDA (1986) com o objetivo de avaliar as modificações técnicas e

operacionais em um secador rotativo horizontal conduziu seis testes de secagem

divididos em dois tratamentos, com três testes cada. A temperatura do ar de

secagem foi controlada em 60oC. Os teores de água iniciais do produto foram

diferentes em cada teste realizado. Foram utilizados dois secadores rotativos, sendo

um comercial e o outro modificado. Utilizou-se como produto o café (Coffea arábica

L)cereja lavado (tratamento 1) e cereja lavado com meia seca (tratamento 2). Como

testemunha fez-se, no terreiro, ao sol, uma secagem para cada ensaio até que o

café atingisse o teor de água final igual a 11 - 12 % b.u., visando a comparação de

qualidade do produto. Para a avaliação da eficiência energética de secagem dos

sistemas, determinaram-se o consumo de combustível e o consumo de energia

elétrica. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar menor consumo

especifico de energia no secador rotativo com as modificações propostas, em todos

os testes. Um menor consumo de energia elétrica também foi observado no secador

rotativo modificado. A qualidade do produto final foi a mesma nos dois secadores.

Não houve diferença entre os tempos de secagem nos dois secadores testados.

Page 9: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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Este trabalho objetivou avaliar a eficiência na utilização das energias elétrica

e do combustível, variando os intervalos de revolvimento e criando intervalos de

descanso na secagem de café, utilizando o conjunto secador de grãos modelo

Ortofen, adaptado e produzido por uma pequena metalúrgica do município de

Jesuítas, com orientação e avaliação dos técnicos locais.

Page 10: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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DESENVOLVIMENTO

O experimento foi desenvolvido nos meses de junho e julho /2003 numa

propriedade rural no município de Jesuítas-PR, com avaliações de qualidade de

grão e bebida na Cooperativa Agrícola Consolata Ltda (COPACOL), entreposto de

Jesuítas e avaliações de umidade no laboratório de Tecnologia de Sementes da

Universidade Estadual do Oeste do Paraná – UNIOESTE, em Marechal Candido

Rondon-PR.

Para a avaliação do conjunto secador de café e similares modelo Ortofen

(patente nº UM-7902597-8), foi utilizado café (Coffea arabica L.) , variedade Iapar

59, procedente da propriedade do Sr. Benedito Lazaro Penachio, situada no

Município de Jesuítas-PR. O produto, colhido no mês de junho e julho de 2003, pelo

sistema de derriça total no pano, transportado até o local de secagem, para

realização dos testes.

O Secador

O secador foi construído sobre uma base de alvenaria, com a câmara de

secagem e fornalha confeccionadas em chapas de aço-carbono sendo composto

das seguintes partes:

a - câmara de secagem – É constituída de um cilindro metálico com diâmetro de

2,35 m e altura de 0,76 m, com capacidade para 3,0 m3 de grãos. A câmara de

secagem foi construída com chapas metálicas nº 14. Sua base é constituída por

chapa com 44% de perfuração que fica em contato com o “plenum” e recebe o ar

quente destinado a secagem. Há duas aberturas para bica de descarga.

Page 11: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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O revolvimento da massa de grãos na câmara de secagem é realizado por um

revolvedor que faz movimento giratório horizontal composto por quatro pás. O

sistema é acionado por um motor elétrico de 2 cv.

b - câmara “plenum” - espaço vazio, construído de alvenaria e chapa metálica, com

finalidade de distribuir o fluxo de ar quente na câmara de secagem. Este “plenum”

tem uma base com mesmo diâmetro da câmara com o fundo côncavo e altura de 0,5

m de seção vertical no centro. Seu volume interno é de 1,9 m3.

c – Duto de ligação - elemento de transição entre a fornalha de fogo indireto e a

câmara “plenum”, que tem a finalidade de trasportar o fluxo de ar no secador.

O elemento de transição teve um comprimento de 1,40 m. A junção da extensão

com a câmara “plenum” foi feita na parte metálica do secador, visando uma boa

distribuição do fluxo de ar.

d - Turbina - com uma potência de 1,5 cv e vazão de 45,2 m3.min-1 (0,7539 m3 s-1)

sua finalidade é sugar o ar do ambiente e forçar sua passagem através de

tubulações pela fornalha de fogo indireto que aquece o ar. O mesmo é transportado

pela expansão até o plenum, que distribui o ar que passará pela massa de grãos na

câmara de secagem.

e - fornalha de fogo indireto – construída com chapa de aço-carbono de 8 mm, é

constituída de um trocador de calor composto por 21 dutos, que promovem o

aquecimento do ar de secagem em fluxos cruzados, ou seja, o ar aquecido,

proveniente da câmara de combustão, escoa entre estes dutos, entrando em contato

com sua parte exterior, promovendo seu aquecimento. Internamente aos dutos,

escoa o ar de secagem, forçado pelo ventilador descrito anteriormente. Fazem parte

da fornalha também um cinzeiro, responsável por coletar os resíduos sólidos

Page 12: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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(cinzas) provenientes da queima da lenha na câmara de combustão, e uma

chaminé, que tem a finalidade de escoar os resíduos gasosos (fumaça) para a

atmosfera em um ponto distante da massa de grãos, evitando sua contaminação.

Avaliação do desempenho do secador

Para a avaliação do desempenho do secador, foi utilizada a metodologia

proposta por BAKKER-ARKEMA et al. (1978).

Parâmetros relativos aos grãos

a - Teor de umidade

Os teores de umidade dos grãos foram obtidos pelo método-padrão de

estufa, 105 ± 1oC por 24 horas, com três repetições, sendo utilizadas amostras de

proximadamente 4-5 g, segundo as Regras para Análise de Sementes (BRASIL,

1992).

A coleta de amostras foi realizada a cada 3 horas durante o período de

secagem, sendo a primeira tomada no momento do carregamento do secador e a

ultima na descarga do secador. A amostragem foi interrompida a noite por um

período de 10 horas. A amostra composta foi tomada em 5 pontos diferentes da

câmara de secagem e homogeneizada para formação das amostras finais.

b – Determinação da massa do produto

Durante a operação de carregamento do secador, procedeu-se à pesagem

do produto ensacado, em uma balança de plataforma, com precisão de 0,1 kg. A

massa final foi obtida da mesma forma que a massa inicial.

Page 13: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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c - Temperaturas

As temperaturas dos grãos foram obtidas por meio dois termômetros digitais

instalados com altura de 0,16 e 0,43 m da câmara de secagem. A temperatura do ar

no plenum foi obtida por um termômetro analógico instalado no mesmo.

d - Qualidade do produto

Para análise da qualidade final do produto e testes de bebida, foram

enviadas amostras de café de cada um dos cinco tratamentos e enviado ao

Laboratório de Qualidade de Café da COPACOL.

Parâmetros relativos ao ar

a - Temperatura do ar de secagem

Foram registradas temperaturas do ar de secagem em dois pontos do

“plenum” utilizando-se termômetros analógico com leituras a cada 3 horas conforme

descrito acima.

b - Temperatura e umidade relativa do ar ambiente

A temperatura e umidade relativa do ar foram registradas mediante o uso de

termo-hidrômetro digital modelo Thermo-Hygro Clock instalado em local abrigado,

distante 20 m do secador.

Consumo de energia

a - Ventilador

A energia consumida pelo motor do ventilador foi calculada pela

equação:

EM= PM x tf x 2647,8

em que

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EM = energia consumida pelo motor, kJ;

PM = potência do motor, cv; e

tf = tempo de funcionamento do motor, h.

b - Combustível

Para aquecimento do ar de secagem, utilizou-se como combustível a

madeira de eucalipto (Eucaliptus grandis). A lenha foi serrada, apresentando

dimensões médias de 0,50 m de comprimento e diâmetro variado.

Para a determinação do teor de umidade, retiraram-se amostras aleatórias dos lotes

de lenha. O teor de umidade foi obtido pelo método de estufa, 105 ± 1 ºC por 72

horas, com três repetições para cada amostra.

A energia proveniente do combustível utilizado para o aquecimento do ar

de secagem foi determinada pela seguinte equação:

EPC= QC x PCI em que

EPC = energia proveniente do combustível, kJ;

QC = quantidade de combustível, kg; e

PCI = poder calorífico inferior do combustível, kJ.kg -1 .

Para determinação do poder calorífico da lenha, utilizou-se a fórmula

proposta por Tiliman, citado por OSÓRIO (1982):

PCI= PCS - 0,0114 x PCS x UC

em que

PCI = poder calorífico inferior do combustível, kJ.kg -1 ;

PCS = poder calorífico superior do combustível, kJ.kg -1 (17.974 kJ.kg -1

para a espécie “Eucaliptus grandis”); e

UC = teor de umidade do combustível, % b.u.

Page 15: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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Especificações do secador

a - Densidade de fluxo de ar

A densidade de fluxo de ar foi calculada pela equação:

Dfar= Vzar/As

em que

DFar = densidade de fluxo de ar, m 3 .min -1 .m -2 ;

VZar = vazão do ar, m 3 .min -1 ; e

As = A vazão do ar foi obtida pelo na saída do duto de ligação fornalha/plenum.

VZd= Vfar x Ad em que

VZd = vazão do ar no duto de entrada de ar da fornalha, m 3 .min -1 ;

VFar = velocidade do fluxo de ar, m.min -1 ; e

Ad = área do duto de entrada de ar da fornalha, m 2 .

A velocidade do fluxo de ar foi determinada através de um anemômetro

digital de pás rotatórias com precisão de 0,01 m.s -1 , conectado aos dutos de

entrada de ar da fornalha.

b - Tempos

O tempo de secagem e foi cronometrado durante as operações.

c - Capacidade de secagem

A capacidade de secagem foi calculada pela seguinte equação:

Cs= MP/ts em que

Cs = capacidade de secagem de produto úmido, kg.h -1 ;

MP = massa de produto úmido, kg; e

ts = tempo total de operação do secador, h.

O tempo total de operação do secador foi obtido pelo tempo de secagem em horas

Page 16: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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d - Eficiência energética de secagem

A eficiência energética de secagem, ou seja, a quantidade de energia

necessária para evaporar uma unidade de massa de água do produto, foi obtida da

seguinte forma:

Ees= EC / (Mi- Mf)

em que

EEs = eficiência energética de secagem, kJ.kg -1 de água evaporada;

EC = energia consumida, kJ;

Mi = massa inicial do produto, kg; e

Mf = massa final do produto, kg.

A energia consumida representa a energia proveniente da queima do

combustível mais a energia elétrica necessária para movimentar o motor do

ventilador e o revolvedor.

Sistemas de operação com o secador

O secador foi carregado com produto úmido até 100% da capacidade de sua

câmara. Procedeu-se ao revolvimento na câmaras, em intervalos conforme os

tratamento descritos abaixo:

T1 – Secagem com atividade de fornalha, ventilação e revolvimento continuo com

intervalo de 10 horas durante a noite.

T2 – Secagem com atividade de fornalha, ventilação continuas e revolvimento de 40

minutos a cada 2 horas com intervalo de 10 horas durante a noite.

T3 – Secagem com atividade de fornalha, ventilação continuas e revolvimento de 40

minutos a cada 3 horas com intervalo de 10 horas durante a noite.

T4 – Secagem com atividade de fornalha, ventilação e revolvimento por 3 horas e

intervalo de 2 horas sem nenhuma atividade e intervalo de 10 horas durante a noite.

Page 17: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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T5 – Secagem com atividade de fornalha, ventilação e revolvimento por 3 horas e

intervalo de 3 horas sem nenhuma atividade e intervalo de 10 horas durante a noite.

A alimentação de combustível (lenha) foi realizada de forma que a

temperatura do ar na câmara do plenum se mantivesse aproximadamente

constante, dentro da faixa preestabelecida, ou seja, menor que 75ºC. Os valores de

temperatura foram medidos em intervalos de 3 horas.

Para determinar o final da secagem, procedeu-se ao monitoramento do teor

de umidade do produto, coletando-se amostras na câmara a cada três horas, no

campo a umidade foi acompanhada com auxilio de determinador de umidade de

café micro computadorizado modelo PS12, fabricado pela Sato Ag. Trading

Company. E coletadas amostras para determinação de umidade no laboratório de

acordo com normas do RAS (BRASIL, 1992).

Page 18: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos da avaliação do secador, como parâmetros de umidade

e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem e dados do

desempenho, estão relacionados nas figuras 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10, 11 e 12

respectivamente e a qualidade do grão de café reproduzida no Quadro 1.

A densidade de fluxo de ar, determinada através de anemômetro digital nos

dutos de entrada de ar na fornalha, foi de 45,2 m3.min-1m-2 no início da secagem,

reduzindo para 41,2 m3 min-1 m-2 ao final.

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FIGURA 1 - Umidade e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem em sistema com

atividade de fornalha, ventilação e revolvimento continuo com intervalo de descanso por 10 horas

durante a noite.

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FIGURA 2 - Umidade e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem em sistema de

atividade de fornalha e ventilação continuas; e revolvimento de 40 minutos a cada 2 horas. Intervalo

de descanso por 10 horas durante a noite.

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FIGURA 3 - Umidade e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem em sistema de

atividade de fornalha e ventilação continuas; e revolvimento de 40 minutos a cada 3 horas. Intervalo

de descanso por 10 horas durante a noite.

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FIGURA 4 - Umidade e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem em sistema com

atividade de fornalha, ventilação e revolvimento durante 3 horas e intervalo de 2 horas sem

nenhuma atividade. Intervalo de descanso por 10 horas durante a noite.

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FIGURA 5 - Umidade e temperatura dos grãos, do ar ambiente e do ar de secagem em sistema com

atividade de fornalha, ventilação e revolvimento durante 3 horas e intervalo de 3 horas sem

nenhuma atividade. Intervalo de descanso por 10 horas durante a noite.

Page 21: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

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gia

(kJ)

EM(kJ)

Analisando o consumo de energia do motor do revolvedor isoladamente, concluímos

que o sistema de atividade de fornalha e ventilação continua com revolvimento de

40 minutos a cada 3 horas é o que faz menor uso de energia. Entretanto quando os

dois motores são analisados em conjunto, o consumo de energia desse sistema se

iguala ao do sistema com atividade de fornalha, ventilação e revolvimento durante 3

horas e intervalo de 3 horas sem nenhuma atividade.

FIGURA 6 – Energia consumida pelo motor do revolvedor (kJ)

FIGURA 7 – Energia consumida pelo motor da turbina (kJ)

FIGURA 8 – Soma na energia consumida pelos dois motores elétricos, de revolvimento e da turbina em kJ.

020000400006000080000

100000120000140000160000

3x40

2x40 3x

23x

3

Tratamentos

Ener

gia

(kJ)

EM(kJ) dos doismotores

Page 22: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

22

0100000020000003000000400000050000006000000700000080000009000000

Contínuo 3x40 2x40 3x2 3x3

Tratamentos

Ener

gia

(kJ)

EPC

Contínuo3x40

2x403x2

3x3

Energia motores

Energia Combustível0

1000000

2000000

3000000

4000000

5000000

6000000

7000000

8000000

Energia motoresEnergia Combustível

FIGURA 10 - Comparativo da energia gasta pelos dois motores elétricos juntos (turbina e ventilador) em relação a energia gasta pelo combustível, madeira de eucalipto (Eucaliptus grandis) em kJ

FIGURA 9 – Energia proveniente do combustível, madeira de eucalipto (Eucaliptus grandis), utilizado na fornalha de fogo indireto em kJ

Page 23: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

23

O consumo de energia pelo combustível, madeira de eucalipto (Eucalipitus

grandis), é muito superior ao consumo de energia elétrica consumida pelos motores,

o que torna desprezível a economia de energia elétrica dos motores. Este fator fez

com que a eficiência energética entre os diferentes sistemas fosse praticamente

idêntica.

O sistema que possui a maior capacidade de secagem de grão de café úmido é o

sistema com atividade de fornalha, ventilação e revolvimento contínuo, isto se deve

ao fato de todo o conjunto secador funcionar durante todo tempo em que ocorre a

secagem, permitindo uma menor duração do processo. Entretanto esse sistema

contínuo também é o sistema que mais consome energia elétrica.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Contínuo 3x40 2x40 3x2 3x3

Tratamentos

kg h

-1

Cs

FIGURA 11 - Capacidade de secagem do grão de café úmido em cada sistema de secagem (kg h-1)

Page 24: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

24

Como foi observado antes nas Figuras 6 e 8, há uma diferença de consumo de

energia muito grande quando comparado a energia consumida pela queima do

combustível com a energia necessária para movimentar os motores elétricos,

fazendo com que os resultados da comparação entre sistemas, em termos de gastos

energéticos, torne-se desprezíveis como pode ser observado na FIGURA 12. A

maior diferença na eficiência energética entre os sistemas se dá justamente no

consumo de energia elétrica.

Como pode ser observado no Quadro 1, os diferentes sistemas de secagem

utilizados não interferiram na qualidade dos grãos.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

Contínuo 3x40 2x40 3x2 3x3

Tratamentos

kJ.k

g-1

Ees

FIGURA 12 - Eficiência energética dos sistemas de secagem de grãos de café utilizados em

kJ kg-1

FIGURA 12 – Eficiência energética dos sistemas. A energia consumida representa a energia proveniente da queima do combustível mais a energia elétira necessária para movimentar o motor da turbina e do revolvedor (kJ kg-1).

Page 25: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

25

DEFEITOS

AMOSTRA RENDA TIPO

PR

ETO

AR

DID

O

P.V

ER

DE

VE

RD

E

CH

OC

O

QU

EB

RA

DO

TOTAL BEBIDA

01- 3X40` 22,0 6,0 - 24 9 15 15 24 87 DURA 02-GERAL 22,0 5-30 - 12 3 12 15 24 66 DURA 03-2X40` 21,6 6,0 6 15 12 24 27 84 DURA 04-3X3 22,4 5-35 3 23 4 15 27 72 DURA 05-3X2 21,2 6,0 - 18 6 21 36 81 DURA

QUADRO 1 – Classificação dos grãos de café com o número de defeitos e bebida após o processo de secagem de cada sistema..

Page 26: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

26

CONCLUSÕES

Concluímos que entre os sistemas de secagem utilizados neste trabalho os

sistemas que proporcionam uma maior economia no consumo de energia elétrica

são: o sistema de atividade de fornalha e ventilação continua com revolvimento de

40 minutos a cada 3 horas e o sistema com atividade de fornalha, ventilação e

revolvimento durante 3 horas e intervalo de 3 horas sem nenhuma atividade.

A energia consumida pela queima do combustível é muito grande em relação

a energia elétrica consumida pelos motores fazendo com que a diferença de

eficiência energética entre os sistemas estudados torne-se desprezível.

A umidade relativa do ar e a temperatura ambiente exercem uma influência

muito grande sobre a secagem, pois no dia frio e de baixa temperatura o tempo de

secagem aumentou em 6 horas.

Com relação a qualidade do café, o comportamento foi o mesmo nos

diferentes sistemas de secagem.

Page 27: Sistemas de Secagem de Grãos do Cafeeiro

27

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA

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