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Propriedades físicas e aerodinâmicas de frutos e grãos de café (Coffea arabica) durante o processo de secagem
(Universidade Federal de Viçosa, 2019-01-21) Araujo, Marcos Eduardo Viana de; Corrêa, Paulo Cesar
O café é a segunda maior commodity de exportação e considerada a mais valiosa cultura de exportação tropical. O conhecimento das propriedades físicas e aerodinâmicas do café é de fundamental importância para melhoria do processo produtivo e correta preservação do produto até sua comercialização. Diante do exposto, objetivou-se com esse estudo, determinar e modelar a variação das propriedades físicas e aerodinâmicas de frutos e grãos de café durante o processo de secagem. Para tanto, foram utilizados frutos e grãos de café arábica (Coffea arabica) da variedade Oeiras (MG-6851), procedentes do Sítio Pedra Redonda, localizado em Araponga – Minas Gerais. Os frutos foram colhidos manualmente e selecionados apenas no estágio cereja. Os testes experimentais foram realizados com frutos e grãos de café, com teores de água iniciais de 1,77 e 1,13 (decimal, b.s.), respectivamente. As amostras foram submetidas ao processo de secagem em estufa com circulação forçada de ar à 45 ± 2 °C, até diferentes níveis de teores de água. Foram determinadas as principais propriedades físicas (massa específica unitária, esfericidade, circularidade, diâmetro geométrico, área projetada, volume, contração volumétrica unitária e coeficiente de atrito estático em diferentes materiais) e propriedades aerodinâmicas (velocidade terminal e coeficiente de arrasto, reais e teóricos) dos frutos e dos grãos durante a secagem. Modelos matemáticos foram ajustados para representar a variação das propriedades em função do teor de água. De acordo com os resultados obtidos pôde-se concluir que: (a) a redução do teor de água durante a secagem proporciona a redução da massa especifica unitária dos frutos em 30%; (b) o tamanho e a forma dos frutos de café são influenciados pela redução do teor de água, promovendo redução da esfericidade, circularidade, área projetada, diâmetro geométrico e volume; (c) os frutos de café apresentaram contração volumétrica de 40% durante o processo de secagem. A contração volumétrica é mais acentuada no começo do processo de secagem, tendendo a se estabilizar nos menores valores de teor de água; (d) dentre os modelos empíricos testados que descrevem a contração volumétrica, nenhum apresentou ajuste satisfatório. Dessa forma foi proposto um novo modelo, nominado ARAUJO-COPACE, que representou de forma aceitável o fenômeno; (e) o coeficiente de atrito estático dos frutos de café aumentou linearmente com a redução do teor de água, independentemente do material da superfície. O material utilizado não apresentou influência significativa sobre o coeficiente de atrito estático, contudo, os maiores valores foram observados para os materiais com maior rugosidade; (f) a velocidade terminal experimental dos frutos de café apresentou redução ao longo do processo de secagem, ao passo que o coeficiente de arrasto apresentou tendência de aumento; (g) as propriedades aerodinâmicas teóricas dos frutos de café durante a secagem, encontradas neste estudo, apresentaram valores próximos aos experimentais representando de forma aceitável os fenômenos em função do teor de água. Os erros encontrados foram inferiores aos apresentados na maioria dos estudos; (h) a massa especifica unitária dos grãos de café reduziu em 32% com o processo de secagem; (i) a redução do teor de água influencia o tamanho e a forma dos grãos de café, resultando em um ligeiro aumento da esfericidade e circularidade, e na redução do diâmetro geométrico e área projetada; (j) o volume dos grãos de café é reduzido ao longo do processo de secagem, resultando em uma contração volumétrica de aproximadamente 20%; (k) o modelo de Bala e Woods adaptado, dentre os testados, foi o que melhor representou o fenômeno de contração volumétrica dos grãos de café durante a secagem; (l) a redução do teor de água promove a redução do coeficiente de atrito estático dos grãos de café. O atrito dos grãos foi mais influenciado pelo teor de água do que pelo material que compunha a superfície. As superfícies de maior rugosidade apresentaram maiores valores do coeficiente de atrito estático; (m) a velocidade terminal experimental dos grãos de café apresenta redução ao longo da secagem, enquanto o coeficiente de arrasto apresenta aumento; (n) as propriedades aerodinâmicas teóricas dos grãos de café apresentaram resultados semelhantes aos experimentais, representando de forma adequada os fenômenos investigados.