Efeitos da temperatura do ar de secagem, do teor de umidade e do estádio de maturação no comportamento mecânico de frutos de café (Coffea arabica L.)

Abstract

Neste trabalho, apresentam-se as grandezas solicitações de forças e deformações para o colapso de frutos de café (Coffea arabica L.), submetidos a compressões, e valores de módulos de deformidade do produto, em que foram investigados os efeitos do estádio inicial de maturação dos frutos, do teor de umidade do produto e da temperatura do ar de secagem. Os frutos da variedade Catuaí Vermelho, colhidos manualmente, foram submetidos aos seguintes procedimentos: classificação por cor ("verde", "verdoengo" e "cereja"), secagem (camada fina nas temperaturas de 40, 50 e 60oC), e testes de compressão (máquina de ensaios "EMIC"). Intensidades de forças e deformações para colapso dos frutos foram obtidos diretamente das curvas de compressão, e os módulos de deformidade foram determinados a partir de dados experimentais (curvas de força versus deformação) e da teoria de corpos convexos sob compressão. A análise e interpretação dos resultados obtidos neste trabalho permitiram concluir que: (a) as forças e deformações necessárias para o colapso de frutos no estádio de maturação "verde" foram maiores que as essenciais para os frutos nos estádios de maturação "verdoengo" e "cereja" que, na maioria dos casos, não diferiram entre si; (b) os módulos proporcionais de deformidade dos frutos nos três estádios de maturação diferiram entre si. Em todas temperaturas de secagem, os frutos, a 50% b.u., nos estádios de maturação "verde" e "cereja", tiveram, respectivamente, os maiores e os menores módulos de deformidade. Os módulos proporcionais de deformidade de frutos no estádio de maturação "verde" foram os maiores em todos os teores de umidade, quando o produto foi submetido a secagens na temperatura de 60oC; (c) à medida que o teor de umidade do fruto aumentou, as intensidades das forças para a ruptura sempre aumentara (frutos "verde"); sempre diminuíram (frutos "verdoengo"); e, no fruto no estádio de maturação "cereja", diminuíram até um valor mínimo (produto a 43,7% b.u.) e, em seguida, tendera a aumentar; (d) à medida que o teor de umidade dos frutos, nos diferentes estádios de maturação, aumentou, as deformações específicas dos frutos crescera até um valor máximo (produto com teor de umidade entre 27 e 38% b.u.) e, então, decrescera; os módulos de deformidade dos frutos decrescera até um valor mínimo (produto com teor de umidade entre 30 e 45% b.u.) e, em seguida crescera; (e) à medida que a temperatura do ar de secagem aumentou, as forças para o colapso de frutos no estádio de maturação “cereja” diminuíram; os valores de deformação de frutos no estádio de maturação "verdoengo" aumentara; e os valores do módulo de deformidade de frutos no estádio de maturação "verde" aumentara. Esta tendência não foi percebida nos frutos nos outros dois estádios de maturação.

Force and strain requirements for the collapse of coffee fruits (Coffea arabica L.) submitted to compressions and elasticity modulus values for the product are presented in this work. The effects of the fruit maturation, moisture content and drying temperature were investigated. The fruits of the variety Catuaí Vermelho were submitted to the following procedures: color classification ("green", "verdoengo" and "cherry"); drying process (thin layer at temperatures of 40, 50 and 60oC) and compression tests (testing machine "EMIC"). Force and strain values for fruit collapse were obtained directly from the compression curves and the elasticity modulus was obtained from experimental data (force versus deformation curves) and from the theory of convex bodies under compression. The analysis of the results obtained in this work allowed the following conclusions: (a) the force and strain requirements for the collapse of fruits "green" were larger than those needed for the product "verdoengo" and "cherry" that, in most of the cases, did not differ; (b) the elasticity modulus of the fruits in the three maturation levels differ. The fruits "green" at 50% w.b., for all drying temperatures, presented the largest modulus while the "cherry" fruits, the smallest ones. The modulus values of fruits "green" at all moisture content were the largest when the product was submitted to a drying temperature of 60oC; (c) as the moisture content of the fruit increases, the rupture force presented the following behaviors: it always increase ("green" fruits); it always decrease (fruit "verdoengo") and, for "cherry" fruit, it decreases until a minimum value (product at 43,7% w.b.) and then it increases; (d) as the fruit moisture content increases: - the fruit strain increases to a maximum value (product with moisture content between 27 and 38% w.b.) and then it decreases and - the fruit elasticity modulus decreases to a minimum value (product with moisture content between 30 and 45% w.b.) and then it increases; (e) as the drying temperature increases: - the collapse forces for the "cherry" fruits decrease; - the strain values for "verdoengo" fruits increase and - the elasticity modulus values of "green" fruits increase. These trends were not noticed for the fruits in the other two maturation levels.