Modelagem e simulacão de um secador intermitente de fluxos contracorrentes para frutos do cafeeiro

Abstract

Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um modelo computacional para simular a secagem de frutos café em um secador intermitente de fluxos contracorrente, empregando a linguagem de simulação EXTENDTM e o Modelo de Thompson (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). Para validação do modelo desenvolvido foram utilizados dados experimentais obtidos por Silva (1991), em que foram empregados três níveis de temperatura do ar de secagem de 60, 80 e 100 °C. O modelo desenvolvido foi validado, sendo constatados desvios absolutos de 1,8% b.u e 1,1 kg e erros relativos de 11% e 1,6% na previsão dos parâmetros teor de água final e consumo de lenha, respectivamente. O modelo validado foi empregado na condução de experimentos tipo comparação de cenários. O primeiro experimento refere a alterações do ciclo operacional em que foram alterados os tempos de movimentação e de parada do fluxo da massa de grãos. E o segundo refere à alteração da configuração do secador quanto às alturas das câmaras de secagem e descanso. O ciclo operacional com os tempos de movimentação de um minuto e de parada de dezesseis minutos, para a temperatura do ar de secagem de 100 °C, proporcionou o melhor desempenho, sendo constatado tempo secagem de 12,3 h, consumo de lenha de 109,5 kg, consumo específico de energia de 7660 kJ.kg -1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 87,86 kg.h -1 . Quanto à configuração do secador, o melhor desempenho ocorreu para altura da câmara de secagem de 2,3 m usando a temperatura do ar de secagem de 100 °C, em que foram simulados tempo de secagem de 12,0 h, consumo de lenha de 106,5 kg, consumo específico de energia, de 7433 kJ.kg -1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 90 kg.h -1 . Desse modo, na condução da secagem de frutos de café em um secador intermitente de fluxos contracorrentes é recomendado o ciclo operacional com tempos de movimentação de um minuto e o de parada de dezesseis minutos, e não empregar a câmara de descanso. Essa conclusão está fundamentada em índices desempenho do secador. Ressalta-se que não foram simulados os impactos nos parâmetros de qualidade.

This work was carried out in order to develop a computer model to simulate the drying of coffee fruits in an intermittent counter-flow dryer, using the ExtendTM simulation language and Thompson Model (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). For model validation were used experimental data obtained by Silva (1991), that worked with three air drying temperatures 60, 80 and 100 °C. The model was validated with absolute deviation of 1,8% b.u. and 1,1 kg and relative error of 11% and 1,6% for predicting final water content and firewood consumption, respectively. The validated model was employed in simulation experiments type scenario comparison. The first experiment concerns to operating cycle considering changes in handling and stop times of grain mass flow. The second relates to dryer configuration considering different heights of drying and tempering sections. The operating cycle with handling time of one minute and stop time of sixteen minute, using drying air temperature of 100 °C, results in the best performance of the dryer, with drying time of 12.3 h, firewood consumption of 109.5 kg, specific energy consumption of 7,660 kJ per kg of evaporated water, and drying capacity of 87.86 kg per hour. In relation to the dryer configuration, the best performances occurred for drying chamber with height of 2.3 m, using drying air temperature of 100 °C, when it was simulated drying time 12.0 h, firewood consumption 106.5 kg, specific energy consumption 7,433 kJ per kg of evaporated water and drying capacity of 90 kg per hour. Thus, for drying coffee fruits using an intermittent counter-flow dryer, it is recommended operating cycle with handling time of one minute and stop time of sixteen minute, and not to use the tempering sections. This conclusion is based on dryer performance parameters. It is important to highlight that impact on quality parameters was not simulated.