Caracterização dos gradientes de temperatura e umidade do café nos sentidos radial e longitudinal em secadores rotativos

Abstract

A operação de secagem é, sem dúvida, uma das etapas que mais consome energia no processo de produção agrícola podendo, em alguns casos, representar até 50% do consumo de energia. As operações de secagem e armazenamento quando conduzidas corretamente e com equipamentos eficientes contribuem significativamente para a redução dos custos operacionais, pela economia de energia que propiciam. Entretanto, em razão de necessitar de energia para movimentar o produto, aquecer e movimentar o ar apresentam custo bem mais elevado. Um manejo correto maximiza a eficiência do secador, contribuindo assim para redução do custo final de secagem. Estudos indicam que nas operações de pós-colheita de café (Barros et al, 1994) a secagem mecânica, considerado os tipos de secadores verticais e horizontais, representa 80 % do consumo total de energia elétrica, sendo influenciada diretamente pela umidade inicial do café, temperatura de secagem, distribuição do ar de secagem, uniformidade dos lotes e forma de carregamento do secador. A distribuição do ar de secagem, bem como os gradientes de temperatura e de umidade da massa de café ao longo da secagem mecânica em secadores rotativos são desconhecidas. No entanto, sabe-se que os gradientes de umidade e temperatura podem exercer grande influência na qualidade do café e na eficiência da secagem. Diante disso, esse trabalho teve como objetivo estudar a distribuição da temperatura e umidade do produto no sentido radial e longitudinal em secadores rotativos durante a secagem de café em coco. O presente estudo foi realizado no Pólo de Tecnologia em Pós-Colheita de Café, na Universidade Federal de Lavras, MG. Para a realização do teste foram usados, concomitantemente, dois secadores rotativos da marca Pinhalense, com capacidade de 5.000 litros. O acompanhamento da temperatura do ar de secagem e da massa de café foram feitos por meio de termopares tipo J. Foram instalados dois termopares na entrada do ar de secagem e quatro termopares localizados a 40, 210, 355 e 500mm de profundidade em relação à chapa perfurada. Os termopares foram fixados dentro de um cano de aço colocado radialmente em três seções dos secadores. As leituras de todas as temperaturas registradas em um indicador foram feitas de meia em meia hora e anotadas em planilhas. A perda de umidade foi acompanhada em nove pontos na massa de café. A amostragem foi realizada usando-se um calador composto projetado para se retirar três amostras radialmente eqüidistantes nas três seções do secador. A amostragem foi realizada antes da secagem, durante a secagem em intervalos de duas horas e ao final da secagem. Observaram-se gradientes de temperatura variando entre 5 e 15°C no sentido radial. Isto significa que, mesmo o termômetro do secador estar indicando temperaturas inferiores a 45°C, a temperatura da massa atingiu valores de até 60°C. Ao longo de toda a secagem, observou-se também que os maiores gradientes de temperatura ocorreram na seção central do secador em decorrência da desuniformidade na distribuição do ar provocada pela maior pressão estática nesta seção. A desuniformidade observada na distribuição do ar também resultou num gradiente longitudinal de temperatura. Este gradiente, no entanto foi menor do que o gradiente observado radialmente, sendo os maiores gradientes observados próximo ao plenum, não sendo observado gradientes de temperatura próximo à exaustão do ar. Logo após o início da secagem, observou-se a formação de um gradiente de umidade de até três pontos percentuais no sentido radial sendo mais acentuada na seção central do secador. No sentido longitudinal, observou-se nas profundidades de 500 e 355mm diferenças de umidade de até dois pontos percentuais. Já na profundidade 210mm, próxima à exaustão do ar, não se observaram gradientes de umidade.