Desenvolvimento e análise de protótipo de secador de camada fixa para café (Coffea arabica L.), com sistema de revolvimento mecânico

Abstract

Com o objetivo de atender a uma parcela de pequenos e médios produtores de café, foi construído e testado um protótipo de secador de camada fixa com sistema de revolvimento mecânico. No projeto do protótipo buscou-se aliar as vantagens dos secadores de camada fixa comumente utilizados, ou seja, a simplicidade e o baixo custo de construção, à facilidade de promover a operação de revolvimento periódico, peculiar a este tipo de sistema de secagem. O secador foi construído em alvenaria, sendo composto por quatro câmaras de secagem metálicas, dotadas de movimentação e içadas por um sistema de roldanas e cabos de aço. Na operação de secagem utilizada para testar o protótipo, procedeu-se ao revolvimento em duas câmaras, que foram acopladas em diferentes posições ao "plenum" do secador, em intervalos regulares de três horas. As outras câmaras permaneceram estáticas. O secador foi operado com uma temperatura do ar de secagem de 43oC e densidade de fluxo de ar de 21 m3.min-1.m-2. No teste realizado, reduziu-se o teor de umidade do produto de 43,1 para 12,7 % b.u., num período de 42 horas. Devido ao fato de se ter utilizado uma fornalha de fogo indireto, com trocador de calor, o secador apresentou elevado consumo específico de energia, se comparado com outros sistemas de secagem em camada fixa, ou seja, 12.752 kJ por kg de água evaporada. Com o intuito de avaliar a homogeneidade de secagem na massa de grãos, ao final do teste foram coletadas amostras de café em 36 posições diferentes, em cada câmara, para determinação do teor de umidade. Com os resultados obtidos, verificou-se que a massa de grãos da câmara 1, a qual sofreu revolvimento, foi a que apresentou menores gradientes de teor de umidade. A câmara de secagem 2, devido ao seu posicionamento, apresentou elevado gradiente de teor de umidade, além de oferecer maior esforço durante a operação de revolvimento. As câmaras 3 e 4, que não foram revolvidas, apresentaram elevados gradientes de teor de umidade ao final do teste.

Aiming at the attendance of a small and medium size group of coffee producers a fixed-bed dryer prototype with a mechanical revolving system was constructed and tested. In the prototype project an association between the advantages of the fixed-bed dryers commonly used (simplicity and low construction price) and the facilities to promote the periodically revolving operation, which is peculiar to this kind of drying system, was searched. The dryer was constructed with masonry and consisted of four metallic drying chambers provided with movement and hoisted by a pulley and steel cable system. During drying for the prototype test, the revolving operation proceeded in two chambers which were connected to the dryer plenum at different positions and at a regular three-hours intervals; the other chambers remained static. The dryer operated at a drying-air temperature of 43oC and an air-flow of 21 m3.min-1.m-2. Inthe realized test the product moisture content was reduced from 43.1 to 12.7% b.u. over a 42-hours period. Because an indirect-fire furnace provided with heat exchanger was used, the dryer presented a high specific energy consumption when compared to other fixed-bed drying systems, that is 12.752 kJ per kilogram of evaporated water. For evaluating the drying homogeneity in the grain mass, at the end of the test the coffee samples were collected at 36 different positions in each chamber for determination of the moisture content. The obtained results showed that the grain mass of chamber 1 which was submitted to the revolving operation presented the lowest moisture content gradients. Besides to provide greater effort during the revolving operation, the drying chamber 2 presented high moisture content gradient due to its position. The chambers 3 and 4 which were not submitted to the revolving operation presented high moisture gradients at the end of the test.