Teses e Dissertações
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Item Determinação da qualidade imediata e latente de café secado com baixas umidades relativas do ar(Universidade Federal de Lavras, 2018-03-09) Lemos, Isabella Avila; Andrade, Ednilton Tavares de; Borém, Flávio MeiraEste trabalho teve por objetivo estudar os efeitos imediatos e latentes na qualidade de frutos de café secados em baixa umidade relativa do ar, bem como avaliar a cinética de secagem dos frutos de café e determinar as isotermas de sorção. Para a condução do experimento, foram utilizados frutos de café (Coffea arabica L.). Os frutos colhidos foram separados em dois estádios de maturação, imaturo e maduro. Para o estádio maduro a amostra foi dividida em três partes: a primeira foi levada diretamente para os secadores, constituindo, assim, a porção de café “natural” (processamento via seca), a segunda foi descascada e a terceira beneficiada, secando apenas o grão. O café imaturo foi levado diretamente para os secadores. A secagem foi realizada em um secador de camada fixa (SCAL) com um sistema composto de condicionamento de ar acoplado, com fluxo de ar de 20 m³. min¹ .m-² , temperatura do ar de 40°C e umidades relativas de 10%; 17,5%; 25% e 32,5%. Depois da secagem a curva de secagem, as propriedades físicas e fisiológicas e higroscopicidade do café foram determinadas O café foi armazenado em embalagens permeáveis durante seis meses, foram realizadas análises de condutividade elétrica, lixiviação de potássio e cor a cada dois meses. O experimento foi montado num esquema fatorial 4x4x4 (4 umidades relativas do ar de secagem, 4 tipos de café [1–natural maduro, 2-natural verde, 3- descascado e 4- café beneficiado úmido] e 4 tempos de armazenamento), em DIC com 4 repetições. Para o ajuste dos modelos matemáticos, foram realizadas análises de regressão não linear pelo método Gauss-Newton, utilizando-se o software STATISTICA 7.0® (Statsoft, Tulsa, USA), para os demais resultados, foi utilizado o programa estatístico Sisvar 5.6, e nele, os resultados foram analisados por meio de análise de variância. Não houve danos imediatos na qualidade física e fisiológica dos cafés natural maduro, natural verde, descascado e beneficiado úmido. O dano latente foi percebido após 60 dias de armazenamento para os cafés natural maduro e descascado e, após 120 dias, para os cafés natural verde e beneficiado úmido. O modelo de Midilli foi o que melhor se ajustou para representar a cinética de secagem para o café natural verde, para todas as UR. Para o teor de água de equilíbrio, os melhores ajustes aos dados experimentais foram obtidos pelo modelo de Copace, para o café natural verde.Item 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 CesarO 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.Item Irrigação, balanço hídrico climatológico e uso eficiente da água na cultura de café(Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz" - Universidade de São Paulo, 2008) Carvalho, Hudson de Paula; Dourado Neto, DurvalUma das tecnologias mais adotadas pelos produtores, principalmente os que têm suas lavouras situadas em região de cerrado, é a irrigação. No entanto, ainda não existe consenso sobre o manejo dessa irrigação, principalmente, com relação à quantidade de água a aplicar e na freqüência da irrigação. Objetivou-se com este trabalho verificar a influência da irrigação por gotejamento quando manejada o ano inteiro, e quando submetida à suspensão ou repouso durante os meses de julho e agosto, nas características produtivas (produtividade e renda) e de crescimento (altura e diâmetros da copa e do caule) e na qualidade física e da bebida de café. Além disso, foram testados modelos matemáticos com a finalidade de identificar aquele que melhor descreve o desempenho das plantas. Não obstante, foi efetuado o balanço hídrico climatológico diário da cultura de café e alguns índices de eficiência de uso de água. O experimento foi delineado em blocos casualizados com quatro repetições e onze tratamentos, sendo esses compostos por plantas irrigadas o ano inteiro e plantas submetidas à suspensão da irrigação durante os meses de julho e agosto, além da testemunha que não foi irrigada. As lâminas de irrigação foram obtidas com base na porcentagem da evaporação da água do tanque classe A de 40%, 80%, 120%, 160% e 200%. A coleta de dados começou em julho de 2003 e se estendeu por três anos, finalizando em maio de 2006. Conclui-se que a renda e a qualidade da bebida de café não foram influenciadas pelos tratamentos; a suspensão da irrigação durante os meses de julho e agosto melhorou sobremaneira a qualidade física do café, porém, a produtividade foi drasticamente diminuída; dentre os tratamentos submetidos ao repouso, a utilização de 80% da evaporação da água do tanque classe A promoveu a melhor combinação entre qualidade física dos grãos e produtividade; A lâmina de irrigação de 80% da evaporação da água do tanque classe A, manejada durante todo o ano, promoveu a maior produtividade média e o maior índice de eficiência no uso da água; os modelos de regressão polinomial de terceiro e segundo graus e raiz quadrada, representaram de forma satisfatória o desempenho produtivo da cultura de café em função da quantidade de água aplicada, porém o primeiro apresentou maior coeficiente de correlação; os piores resultados para altura das plantas foram aqueles proporcionados pelos tratamentos Testemunha, 40% da ECA irrigado o ano inteiro, e 40% e 120% da ECA com suspensão da irrigação em julho e agosto; para o diâmetro da copa e do caule, os piores resultados foram proporcionados pelos tratamentos Testemunha e 40% da ECA irrigado o ano inteiro; a maior eficiência no uso da água de irrigação foi conseguida pela lâmina de 40% da ECA com suspensão em julho e agosto, porém, houve diminuição na produtividade em 38,3%; o armazenamento efetivo da água do solo para o tratamento Testemunha sofreu muita variação ao longo dos anos avaliados, permanecendo abaixo de 30% no mês de setembro; nos tratamentos com suspensão na irrigação, o armazenamento efetivo da água no solo ficou abaixo de 50% no mês de agosto, por outro lado, naqueles onde a irrigação foi realizada o ano todo o armazenamento permaneceu acima de 90%, com exceção do tratamento 40%, onde o armazenamento chegou a 75% em maio de 2006.Item Faixas de suficiência e níveis ótimos de atributos da fertilidade do solo para a cultura do café em Minas Gerais(Universidade Federal de Viçosa, 2012-09-14) Alves, Leonardo Corrêa; Martinez, Herminia Emilia PrietoA relação entre as características químicas e físico-químicas do solo e a produtividade das culturas é estabelecida mediante curvas de calibração, obtidas por experimentos de campo, em condições controladas. O uso de modelos matemáticos tais como Chance Matemática, pode ser uma alternativa aos processos tradicionais de calibração, desde que se tenha um número elevado de dados. Os objetivos deste trabalho foram obter faixas de suficiência e níveis ótimos de fertilidade do solo, com base na relação das características químicas e físico-químicas com a produtividade observada em regiões cafeeiras do estado de Minas Gerais. Amostraram-se os solos de cafezais de 5 regiões de Minas Gerais, totalizando 168 unidades amostrais. Na profundidade de 0-20 cm, foram avaliados matéria orgânica, pH, alumínio (Al 3+ ), fósforo (P), saturação por bases, potássio (K), cálcio (Ca 2+ ) e magnésio (Mg 2+ ). Os valores encontrados para cada atributo foram tabulados e pareados à produtividade apresentada no respectivo talhão amostrado. Em seguida, para cada característica de fertilidade, foi determinada a amplitude (A) dos dados e calculado o número de classes possíveis (I) com base no tamanho da amostra (n), em que I = . O quociente entre amplitude e número de classes resulta no intervalo de classe (IC = A/I). Finalmente, a Chance Matemática do fator na classe “i” (ChM i ) foi calculado por: ChM i = {[P(A i /A) . PROD i ] . [P(A i /N i ) . PROD i ]} 0,5 . Para obtenção da Chance Matemática Relativa (ChMR) atribuiu-se, em cada caso, o valor 100% ao maior valor de ChM. De posse dos resultados de ChMR realizou-se o ajuste matemático entre o valor médio do fator de produção de cada classe “i” e sua respectiva ChMR, gerando uma equação e uma curva de tendência. Com base no maior valor estimado (considerado o nível ótimo) estimaram-se as faixas de suficiência. Considerando a camada de solo de 0 a 20 cm de profundidade as faixas de teores consideradas boas foram: 3,2 a 4,0 dag/kg para matéria orgânica, 5,0 a 5,4 para pH, 0,07 a 0,08 cmol c /dm 3 para Al 3+ , 34 a 50% para saturação por bases, 57 a 73 mg/dm 3 para K, 1,9 a 2,6 cmol c /dm 3 para Ca 2+ e 0,9 a 1,1 cmol c /dm 3 para Mg 2+ .Item Modelagem e simulação da secagem de frutos de café em um secador de bandejas vibradas(Faculdade de Engenharia Quimíca - Universidade Federal de Uberlândia, 2011-10-31) Rezende, Diogo Rodrigues de; Lopes, Luís Cláudio OliveiraA Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia vem desenvolvendo estudos de expressão na área de secagem dos frutos do café utilizando secador de bandejas vibradas com reciclo. Dentre os trabalhos desenvolvidos destaca-se o de Sfredo (2006), que fez o estudo da dispersão do fruto de café no secador descrito inicialmente. Os dados da secagem de frutos de café obtidos por Sfredo (2006), que efetuou uma descrição detalhada de seus planejamentos experimentais, foram utilizados como base para aplicação de modelos matemáticos que possam simular adequadamente a secagem de frutos de café em secadores de bandejas vibradas com reciclo. A utilização de modelos matemáticos na secagem de frutos de café possibilita a simulação do processo de secagem considerando-se a influência das variáveis relevantes no processo. Para a modelagem e simulação dos modelos matemáticos foi feita uma revisão na literatura das propriedades termo-físicas dos frutos de café, que são requeridas para a representação precisa da cinética de secagem, e importantes na simulação e projeto de secadores. Posteriormente realizou-se um estudo de análise dimensional no qual foram identificados números adimensionais relevantes na secagem e utilizados na simulação do processo. Foram selecionados três modelos matemáticos (Arrieche, 2007; Hussain e Dincer, 2003; Chemkhi et al. 2005) no intuito de se comparar os resultados das simulações entre si e com os obtidos por Sfredo (2006). Os modelos avaliados são capazes de calcular a umidade e a temperatura em várias coordenadas internas dos frutos de café. Nestas simulações foram feitas mudanças de variáveis e aplicação do método de colocação ortogonal para a solução das equações diferenciais parciais utilizadas nos modelos. Os resultados obtidos mostram que os três modelos representaram adequadamente o processo de secagem dos frutos de café em bandejas vibradas.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.