Teses e Dissertações
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Item Cinética de secagem, propriedades físicas e higroscópicas dos frutos e caracterização do processo de torrefação dos grãos de Coffea canephora(Universidade Federal de Viçosa, 2012-11-12) Botelho, Fernando Mendes; Corrêa, Paulo CesarTradicionalmente, o café é uma das culturas mais plantadas no Brasil, sendo o país detentor de tecnologias de produção, processamento e beneficiamento para esse produto. Entretanto, historicamente, o interesse dos produtores, a busca por melhorias de qualidade e incentivos à pesquisa foram sempre secundários para o Coffea canephora em relação ao Coffea arabica, resultando numa escassez de informações acerca, principalmente, da pós-colheita para essa espécie. Assim, objetivou-se, com este trabalho, estudar a cinética de secagem, as propriedades físicas e higroscópicas dos frutos de Coffea canephora, além de caracterizar o processo de torrefação do produto beneficiado. Foram utilizados frutos de C. canephora colhidos manualmente numa plantação comercial no município de Nova Santa Helena (MT), e o produto beneficiado foi adquirido na Cooperativa dos Cafeicultores da Região de Lajinha (Cocafé), Lajinha (MG). Foram determinadas as propriedades higroscópicas e termodinâmicas durante a dessorção e adsorção da água nos frutos para diferentes condições psicrométricas do ar, a cinética e as propriedades termodinâmicas da secagem dos grãos para diferentes temperaturas do ar e as principais propriedades físicas dos frutos ao longo do processo de secagem (ângulo de repouso, massas específicas aparente e unitária, porosidade, massa de mil frutos, esfericidade, circularidades, volume, área, diâmetro equivalente, dimensões características relação superfície-volume e a contração volumétrica unitária e aparente). Avaliou-se, também, para o processo de torrefação do produto beneficiado, a relação entre o tempo e a temperatura de torrefação que resulta em uma bebida de melhor qualidade, além de observar o comportamento de algumas características físicas dos grãos (índice de expansão volumétrica aparente, massa específica aparente, teor de água e cor) ao longo da torra. Os resultados obtidos permitiram concluir que: a) como ocorre para a maioria dos produtos higroscópicos, o teor de água de equilíbrio dos frutos de C. canephora foi diretamente proporcional à umidade relativa e decresce com o aumento de temperatura para um mesmo valor de umidade relativa, sendo o modelo Sigma-Copace, o que melhor se ajustou aos dados experimentais. Com a redução do teor de água, ocorreu aumento da energia (calor isotérico de dessorção) necessária para retirar água do produto e aumentou a energia liberada (calor isostérico de adsorção) pela adsorção da água no produto. Além disso, para um mesmo valor de teor de água, os valores do calor isostérico integral de dessorção foram maiores que os de adsorção. Tendência muito semelhante à apresentada pelo calor isostérico foi observada para a entropia diferencial; b) Todas as propriedades físicas estudadas foram influenciadas pelo teor de água, sendo que, à exceção da relação superfície-volume, todas se reduziram ao longo da secagem. Um polinômio de grau três foi o que melhor descreveu a contração volumétrica aparente e unitária dos frutos de C. canephora; c) Os modelos de Page e Midilli foram os que melhor representaram as curvas de secagem dos frutos de C. canephora. O coeficiente de difusão efetivo aumentou com a elevação da temperatura do ar de secagem, apresentando valores de 2,282 × 10 -11 a 4,316 × 10 -11 m 2 s -1 , para a faixa de temperatura de 40 a 60 °C. A energia de ativação para o processo de difusão foi de 38,016 kJ mol -1 e as propriedades termodinâmicas (entalpia, entropia e energia livre de Gibbs de ativação) aumentaram com a elevação da temperatura de secagem; d) A temperatura da massa de grãos, a temperatura de torrefação, a perda de massa dos grãos e o tempo apresentaram uma relação de dependência linear entre si e com o ponto de torra. Os grãos de C. canephora receberam sua melhor avaliação pelo teste de xícara quando torrados nas temperaturas de 247, 274 e 296 °C até o ponto de torra médio claro, e para a torra média, quando utilizada a temperatura de 247 °C. De modo geral, o café perdeu qualidade quando torrado na temperatura mais elevada (308 °C) e à medida que se aumentou o grau de torra. O teor de água reduziu continuamente até a torra média clara, e, de modo geral, houve uma redução da massa específica aparente e das coordenadas de cor L * , a * e b * , além do aumento de volume dos grãos, principalmente no final do processo de torrefação para todas as temperaturas de torra utilizadas. À exceção da massa específica aparente, nenhuma das propriedades físicas analisadas apresentou correspondência com a avaliação de qualidade pelo teste de xícara.