Projeto, construção e avaliação de um secador de fluxos (concorrentes/contracorrentes) para secagem de café

Abstract

Com a finalidade de introduzir a utilização de dois sistemas de secagem em um único secador e reduzir o uso de energia na secagem de café, foram projetados, construídos e avaliados dois protótipos de secador intermitente de fluxos contracorrentes/concorrentes, destinados à secagem de café. A fim de auxiliar na avaliação do sistema, foi implementado um programa computacional para simular o processo de secagem, com base no modelo proposto por THOMPSON et al. (1968). Para o protótipo 1 (instalado em Araponga - MG), o café cereja foi previamente seco até o estádio de meia seca (30% b.u.) em terreiro; para o protótipo 2 (protótipo 1 modificado e instalado em Ponte-Nova - MG) utilizou-se café despolpado, também com pré-secagem em terreiro. A complementação da secagem foi executada com o protótipo 1, utilizando-se temperaturas de secagem de 80, 100 e 120 o C, vazão de ar de, aproximadamente, 46 m.3 min -1 e velocidade do produto de 0,024 m.min -1 . Para o protótipo 2, com café despolpado, a temperatura de secagem foi de 75 o C. As diferenças entre os resultados experimentais (protótipo 1) e os simulados pelo programa foram consideradas dentro dos limites aceitáveis e o programa foi validado, o que permitiu a obtenção dos seguintes resultados (simulados) para redução do teor de umidade de 30 para 12% b.u.: consumo específico de energia de 6.068, 5.657 e 5.685 kJ, por kg de água evaporada; capacidade de secagem de 200, 287 e 358 kg de café úmido por hora; e tempos de secagem de 22,5, 15,7 e 12,6 h, para as temperaturas de secagem de 80, 100 e 120 o C, respectivamente. Considerando a pequena diferença entre os consumos específicos de energia para as temperaturas estudadas com protótipo 1 e que o café a ser secado no protótipo 2 estava na forma despolpado, utilizou-se da temperatura de secagem de 75 o C, sendo ar aquecido por fornalha com aquecimento indireto. Os resultados experimentais para os teores de umidade inicial e final do produto com o protótipo 2 foram: 32 e 13 % b.u. (10,3 MJ.kg -1 ) para o teste 1; 42 e 14 % b.u.( 5,8 MJ.kg -1 ) para o teste 2 e 24; e 14% b.u.( 11,2 MJ.kg -1 ) para o teste 3. Apesar de não ter sido feita uma análise completa do café secado no protótipo 1, o produto, para todos os testes, apresentou bebida dura. Já para o protótipo 2, cuja secagem complementar ocorreu em silos, com ar natural, o café apresentou bebida dura e tipos 4/5, 5 e 4/5 para os testes 1, 2 e 3, respectivamente.

In order to introduce the use of two drying systems in a unique dryer and to reduce the use of energy in of coffee drying, it was projected, built and evaluated two prototypes of an intermittent counterflows/concurentflows dryer, designed for coffee drying. To aid the in system evaluation, a computational program based in the model proposed by THOMPSON et (1968) was implemented to simulate the drying process. For the prototype 1 (installed in Araponga - MG), the coffee cherries was partially dried to 30% bu, in a terrace type dryer. For the prototype 2 (prototype 1 modified) and installed in Ponte Nova - MG), partially dried pulped coffee was used. The complementation of the drying in the prototype 1 was accomplished with drying temperatures of 80, 100 and 120 o C, air flow of 46 m.3 min -1 and product flow of 0,024m.min -1 . For the prototype 2, with pulped coffee, the drying temperature was of 75 o C. The differences among experimental and simulated results for (prototype 1) were considered acceptable and the program was validated; what allowed to obtain the following simulate results: moisture reduction from 30 to 12% bu: specific energy consumption of 6,068, 5,657 and 5,685 kJ.kg -1 of water removed; drying capacity of 200, 287 and 358 kg of humid coffee per hour and drying times of 22,5, 15,7 and 12,6 h, for the drying temperatures of 80, 100 and 120 o C, respectively. Considering the small difference among the specific energy consumptions for the temperatures studied with prototype 1 and the fact of the coffee to be dried in the prototype 2 in the pulped form, it was used of the drying temperature of 75 o C with air heated by an indirect fired furnace. The experimental results for the initial and final product moisture content for the prototype 2 was: 32 and 13% b.u. (10.3MJ.kg-1 ) for test 1, 42 and 14% b.u. (5.8MJ.kg-1 ) for test 2 and 24 and 14% b.u. (11.2MJ.kg -1 ) for the test 3. In spite of not having a complete analysis of the dried coffee the prototype 1, the product presented, for all the tests, good commercial quality. For the prototype 2, whose complementary drying happened in silos with natural air, the coffee presented good drink quality and types 4/5, 5 and 4/5 for the tests 1, 2 and 3, respectively.