Modeling of the shrinkage kinetics of coffee berries during drying

Abstract

The effects of drying conditions on the shrinkage of Coffea arabica L., cultivar Catuaí Vermelho, were studied. An exponential model derived from the kinetic model was used to describe the shrinkage kinetics. In addition, an equation was proposed to describe the relationship between the superficial areas and weights of the coffee berries. Coffee berries were dried at temperatures (T) of 35, 45, 55 and 65oC and at relative humidities (φ) of 25, 35, 45 and 55%, forming 16 different sets of conditions, with an initial moisture content for all conditions of 2.27 dry basis (d.b.), dried until 0.11 d.b. Changes in the product dimensions were measured continuously during drying. Surface area-to-volume ratio values increased with moisture content decrease. The model was suitable for representing the shrinkage kinetics, as well the empirical equation for predicting surface area. Temperature had a greater influence over the constant rate of change of the characteristic dimension (k values) than φ. Activation energies were also determined to have magnitudes of 39.31, 37.32, 36.28 and 36.22 kJ mol-1 for relative humidities of 25, 35, 45 and 55%, respectively.Neste trabalho foi estudado o efeito das condições de secagem sobre a contração de frutos de café (Coffea arabica L.), cultivar Catuaí Vermelho. Um modelo exponencial derivado do modelo cinético foi utilizado para descrever a cinética da contração. Ademais, uma equação foi proposta para descrever a relação entre a área superficial e a massa dos frutos de café. Frutos de café foram secos às temperaturas de (T) de 35, 45, 55 e 65oC, juntamente com umidades relativas (φ) de 25, 35, 45 e 55%, totalizando 16 condições diferentes, com um teor de água inicial de 2,27 base seca (b.s.), secos até 0,11 b.s. As alterações nas dimensões do produto foram mensuradas continuamente durante a secagem. Os valores de relação superfície-volume aumentaram com a diminuição do teor de água. O modelo foi adequado para representar a cinética da contração, bem como a equação empírica para predição da área superficial. A temperatura teve maior influência sobre a taxa constante de mudança da dimensão (k) que φ. Energias de ativação foram obtidas, com magnitudes de 39,31; 37,32; 36,28 e 36,22 kJ mol-1 para umidades relativas de 25, 35, 45 e 55%, respectivamente.