Determinação da faixa de umidade crítica para grãos de café (Coffea arabica L.) diferenciando o comportamento sólido-elástico do comportamento viscoelástico

Abstract

O 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.