SPCB - Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil
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Item Rede neuronal artificial para determinação da umidade de frutos de café(2003) Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Corrêa, Paulo César; Queiroz, Daniel Marçal de; Oliveira, Alisson Sanguinetti Cruz de; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféA adoção do manejo a sítio específico das culturas agrícolas - Agricultura de Precisão - tem, geralmente, como ponto de partida para uma linha de procedimentos, a elaboração de um mapa de produtividade durante a colheita. Para a obtenção desse mapa, a determinação da umidade do produto é um parâmetro fundamental. Portanto, a adoção dessas práticas tem se limitado às culturas onde a determinação de umidade em tempo real é uma realidade tecnológica. No momento da colheita, os frutos do café apresentam desuniformidade de maturação e elevado teor de umidade. Porém, cada estádio de maturação dos frutos no momento da colheita tem uma cor bastante característica. Por causa disso, a informação espectral adquirida, por exemplo, em imagens dos frutos, podem ser utilizadas para caracterização da umidade dos frutos de café no momento da colheita. As técnicas de inteligência artificial como, por exemplo, as redes neuronais artificiais, têm sido utilizadas em conjunto com o processamento de imagens para automação da interpretação da cena. Dessa maneira, o objetivo do presente estudo foi o desenvolvimento e teste de uma rede neuronal artificial (RNA) para estimar a umidade dos frutos de café em imagens digitais. Os frutos de café (Coffea arabica L.) da variedade Catuaí Vermelho, foram colhidos manualmente, aleatoriamente, em diversas plantas, por três catadores que classificaram os frutos visualmente em: cereja, verde e passa. As amostras dos catadores originaram uma amostra composta para cada tipo de fruto. Cada amostra composta foi dividida em 10 sub-amostras cujas as imagens foram adquiridas por uma câmera de vídeo digital, Duncantech MS3100, e levadas à estufa, 103 ± 1° C por 72 horas, para determinação da umidade. O processamento das imagens coloridas se resumiu na geração de imagens monocromáticas que representasse ou as bandas R, G e B separadamente ou a razão entre duas bandas (R/G, R/B e G/B). A RNA era composta de cinco camadas: uma de entrada, três intermediárias e uma de saída. A camada de entrada era constituída pelo vetor com os valores dos pixels de um sub-bloco da imagem processada com 5x5 pixels. Foram testadas seis combinações diferentes de números de neurônios nas camadas intermediárias. A camada de saída era constituída por um neurônio que determinava a umidade dos frutos que estavam representados no vetor de entrada. Foi desenvolvida uma rede para cada tipo de imagem processada que foram treinadas pela técnica da retro-propagação do erro. Foram retirados 10 sub-blocos, aleatoriamente, para cada imagem representando estádios de maturação diferentes de fruto de café, totalizando 300 sub-blocos (3 estádios x 10 sub-amostras x 10 sub-blocos). A rede foi treinada com 200 vetores retirados, aleatoriamente, desses sub-blocos e os restantes 100 vetores foram utilizados para testar a RNA treinada. A rede 100x100x100 apresentou o menor erro médio quadrado de 2,75 com as amostras de teste quando utilizou as imagens processadas pela razão entre a banda vermelha e verde (índice R/G), apresentando um valor, equivalendo a erro médio de 1,66% de teor de umidade em base úmida. Este valor foi considerado satisfatório, pois é semelhante ao erro apresentado pelos determinadores de umidade convencionais. Quando se utilizou apenas uma banda (R, G ou B), o treinamento foi interrompido por atingir o gradiente mínimo na curva de erro dos parâmetros livres da rede, isto indica uma dificuldade da arquitetura da rede testada de "aprender" o problema apenas com uma banda espectral.Item Influência do teor de umidade nos coeficientes de atrito estático e dinâmico dos grãos de café em distintos materiais de parede(2003) Silva, Fabrício Schwanz da; Corrêa, Paulo César; Calil, Carlito; Gomes, Francisco Carlos; Furtado, Bruno Fernandino; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféÉ de fundamental importância o conhecimento das propriedades físicas dos produtos agrícolas para um projeto seguro e econômico de silos sendo, umas destas, o coeficiente de atrito do produto com a parede do silo visto que esta propriedade exerce um importante papel no comportamento de pressões e fluxos. Entre os fatores que afetam os coeficientes de atrito estático e dinâmico destacam-se, o teor de umidade e a natureza da superfície da parede do silo. A determinação correta do valor destes coeficientes é necessária para o cálculo seguro das pressões nas paredes e do tipo de fluxo que ocorrerá na descarga do material. Em vista do exposto, e da falta de informações mais atualizadas, objetivou-se com este trabalho determinar o efeito do teor de umidade dos grãos de café nos coeficientes de atrito em diferentes materiais de parede. Para a realização deste trabalho, utilizaram-se grãos de café com pergaminho das espécies Coffea arabica L. e Coffea canephora, das variedades catuaí vermelho e conillon, respectivamente. Os materiais de parede empregados nos testes foram: aço, madeira e concreto, os teores de umidade dos grãos variaram de 11,58 a 20,58% (b.u.) para a variedade conillon e 10,70 a 18,58% (b.u.) para a variedade catuaí vermelho. Os coeficientes de atrito (µ' ) foram determinados, em três repetições, com a utilização de um equipamento de cisalhamento direto de movimento de translação conhecido internacionalmente por Jenike Shear Cell ou célula de carga de Jenike, modelo TSG 70-140, fabricado pela empresa alemã Zeppelin, sendo este equipamento atualmente o mais aceito e empregado pelas principais normas internacionais de silos. Os dados foram submetidos a análise de regressão, com a finalidade de selecionar o modelo mais adequado para expressar a relação entre o teor de umidade e as variáveis estudadas, sendo calculado, também, o erro na predição dos valores dos coeficientes de atrito. Pelos resultados obtidos, observa-se uma tendência de aumento em ambos os coeficientes de atrito com o aumento do teor de umidade, para todos os materiais de parede testados. Como esperado, o coeficiente de atrito estático é superior ao dinâmico em todos os tratamentos, resultado este já observado para os produtos agrícolas. Para a maioria dos teores de umidade, os resultados referentes à variedade catuaí vermelho foram superiores aos da conillon. Observa-se, também, a supremacia do efeito do material de parede (rugosidade) sobre o efeito do teor de umidade dos grãos, nos valores dos coeficientes de atrito. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico aumentam linearmente com o aumento do teor de umidade, sendo o modelo linear adequado para representar esta relação, para as duas variedades estudadas, ao apresentar coeficientes de correlação (R 2 ) superiores a 0,80 e erros médio inferiores a 4%.Item Efeito da rugosidade da superfície do material de parede no coeficiente de atrito dos grãos de café(2003) Corrêa, Paulo César; Silva, Fabrício Schwanz da; Gomes, Francisco Carlos; Calil, Carlito; Furtado, Bruno Fernandino; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféO conhecimento do coeficiente de atrito grão/parede é fundamental para o projeto de equipamentos de transporte, processamento e armazenamento de produtos agrícolas. São considerados dois tipos de coeficientes de atrito para estes tipos de produtos: o atrito estático, determinado pela força que é capaz de vencer a oposição ao movimento e o atrito dinâmico, determinado pela força que se manifesta na superfície de contato quando há movimento. Vários são os fatores que influenciam o atrito e dentre eles destaca-se o tipo e a natureza dos materiais em contato, que neste trabalho é representada pela rugosidade média das diferentes superfícies dos materiais empregados para a construção dos silos. A utilização da rugosidade média, deve-se ao fato de ser o parâmetro de medição mais utilizado e aceito em todo o mundo para representar a rugosidade de suas superfícies. Com a realização deste trabalho objetivou-se determinar a influência da rugosidade da superfície de diferentes materiais de parede nos coeficientes de atrito estático e dinâmico dos grãos de café. Para a realização deste experimento, utilizaram-se grãos de café com pergaminho das espécies Coffea arabica L. (variedade Catuaí Vermelho) e Coffea canephora (variedade Conillon), com aproximadamente 13% (b.u.) de umidade. Os materiais empregados utilizados na construção das paredes dos silos e testados, com sua respectiva rugosidade média foram: alumínio (0,30mm), polietileno (0,52mm), aço liso (0,64mm), madeira (3,56mm), aço rugoso (3,98mm) e concreto (4,89mm). Os coeficientes de atrito (m ’ ) foram determinados, em três repetições, com a utilização de um equipamento de cisalhamento direto de movimento de translação conhecido internacionalmente por Jenike Shear Cell ou célula de carga de Jenike, modelo TSG 70-140, fabricado pela empresa alemã Zeppelin, sendo este equipamento atualmente o mais aceito e empregado pelas principais normas internacionais de construção de silos. A rugosidade média (Ra) das superfícies foi determinada pela utilização de um rugosímetro digital, modelo SJ-201, fabricado pela empresa japonesa Mitutoyo, em dez repetições, sendo esta rugosidade medida na direção do deslocamento dos grãos. Os dados foram submetidos a análise de regressão com a finalidade de selecionar o modelo mais adequado para expressar a relação entre a rugosidade média e as variáveis estudadas, ou seja, os coeficientes de atrito estático e dinâmico. Os coeficientes de atrito estático e dinâmico aumentaram linearmente com o aumento da rugosidade das superfícies analisadas, para ambas as variedades estudadas. O modelo linear ajustou-se satisfatoriamente aos dados experimentais, apresentando coeficientes de correlação (R 2 ) superiores a 0,90 e erros médios inferiores a 10%.Item Determinação da faixa de umidade crítica para grãos de café (Coffea arabica L.) diferenciando o comportamento sólido-elástico do comportamento viscoelástico(2003) Furtado, Bruno Fernandino; Corrêa, Paulo César; Silva, Fabrício Schwanz da; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféO conhecimento das características físicas do grão e de suas propriedades mecânicas é essencial no projeto, na construção e na operação dos equipamentos de limpeza, secagem e armazenagem dos produtos agrícolas. Quando submetidos a forças de intensidades moderadas, os grãos com baixos teores de umidade exibem características de sólidos elásticos, enquanto aqueles com altos teores de umidade comportam-se como materiais viscolelásticos. Os materiais biológicos que apresentam comportamento viscoelástico dependem das condições de carga às quais são submetidos, podendo apresentar comportamento de líquido, de sólido e o mais freqüente, uma combinação de líquido e sólido. Diante deste contexto, o objetivo básico deste estudo foi determinar a faixa de umidade crítica acima da qual o grão da espécie Coffea. arabica L., variedade Catuaí Vermelho, deixa de apresentar comportamento de sólido-elástico assumindo comportamento de material viscoelástico. Para o experimento foram utilizados grãos de café da variedade Catuaí Vermelho sem pergaminho e com pergaminho, com os respectivos teores de umidade: 9,3; 10,8; 13,6; 15,4; 16,0; 19,2; 24,6; 29,3; 36,2 e 41,7% b.u. e 9,5; 11,7; 13,1; 14,4; 15,4; 17,0; 21,9; 28,4; 32,6 e 38,0% b.u. Para determinação do teor de umidade relativo a cada amostra utilizou-se o método padrão de estufa (105 + 3 o C, durante 24 horas). Os grãos foram testados individualmente, submetidos a compressão uniaxial com taxa de deformação de 100mm.min -1 , por meio da máquina de ensaios universal (TA-HDi - Texture Analyser), conjugada ao computador. Os testes de compressão foram realizados em três planos diferentes: posição natural de repouso (concavidade para baixo), concavidade paralela ao plano de cargas (sentido equatorial) e em posição polar (cargas aplicadas no eixo maior do grão). Para cada teor de umidade foram selecionados 75 grãos, utilizando-se 25 grãos para cada posição. O comportamento dos grãos foi analisado por meio do software Texture Analiser, cuja interface gráfica permitiu separar os grãos em dois grupos: grãos que apresentaram colapso (característica do comportamento sólido-elástico) e grãos que não apresentaram colapso (característica do comportamento viscoelástico). Os resultados obtidos indicaram que a faixa de umidade crítica se encontra a aproximadamente 13,0% b.u. A força necessária para gerar o colapso dos grãos com teores de umidade abaixo de 13,0% b.u. também foi registrada por meio do software. Para os grãos sem pergaminho com 9,3 e 10,8% b.u. obteve-se as respectivas forças médias de 206,2 e 251,5 N. Os grãos com pergaminho a 9,5 e 11,7% b.u. apresentaram força média para colapso de 216,9 e 317,6 N, respectivamente.Item Efeito do impacto mecânico induzido sobre a integridade dos grãos e a qualidade do café(2003) Afonso, Paulo César; Corrêa, Paulo César; Andrade, Ednilton Tavares de; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféEste trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar os efeitos do dano mecânico provocado por um único impacto em diferentes velocidades e em posição aleatória, e de danos mecânicos provocados por impactos múltiplos, sobre a integridade dos grãos e qualidade do café de diferentes cultivares armazenados pelo período de seis meses. Para todos os tratamentos e a cada dois meses foram realizadas, como indicativos da qualidade do produto, avaliações de condutividade elétrica da solução de embebição e da cor dos grãos beneficiados de café. Com base nos resultados obtidos dos testes experimentais concluiu-se que o impacto mecânico nos grãos de café favoreceu a redução da qualidade do produto, tanto do cultivar Catuaí quanto do cultivar Conilon; e ainda, que os grãos de café levam consigo algum efeito latente da danificação por impactos mecânicos sobre a qualidade destes. O efeito de danificação sobre o café pode sofrer uma redução, diminuindo-se a velocidade e o número de impactos nos grãos, para que se retarde o início do processo degenerativo do produto e, por fim, que os fatores que causam redução da qualidade do café aparecem com maior amplitude nos grãos submetidos a inúmeros impactos e a velocidades mais elevadas.