Modelagem e simulação da secagem de frutos de café em um secador de bandejas vibradas

Abstract

A Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia vem desenvolvendo estudos de expressão na área de secagem dos frutos do café utilizando secador de bandejas vibradas com reciclo. Dentre os trabalhos desenvolvidos destaca-se o de Sfredo (2006), que fez o estudo da dispersão do fruto de café no secador descrito inicialmente. Os dados da secagem de frutos de café obtidos por Sfredo (2006), que efetuou uma descrição detalhada de seus planejamentos experimentais, foram utilizados como base para aplicação de modelos matemáticos que possam simular adequadamente a secagem de frutos de café em secadores de bandejas vibradas com reciclo. A utilização de modelos matemáticos na secagem de frutos de café possibilita a simulação do processo de secagem considerando-se a influência das variáveis relevantes no processo. Para a modelagem e simulação dos modelos matemáticos foi feita uma revisão na literatura das propriedades termo-físicas dos frutos de café, que são requeridas para a representação precisa da cinética de secagem, e importantes na simulação e projeto de secadores. Posteriormente realizou-se um estudo de análise dimensional no qual foram identificados números adimensionais relevantes na secagem e utilizados na simulação do processo. Foram selecionados três modelos matemáticos (Arrieche, 2007; Hussain e Dincer, 2003; Chemkhi et al. 2005) no intuito de se comparar os resultados das simulações entre si e com os obtidos por Sfredo (2006). Os modelos avaliados são capazes de calcular a umidade e a temperatura em várias coordenadas internas dos frutos de café. Nestas simulações foram feitas mudanças de variáveis e aplicação do método de colocação ortogonal para a solução das equações diferenciais parciais utilizadas nos modelos. Os resultados obtidos mostram que os três modelos representaram adequadamente o processo de secagem dos frutos de café em bandejas vibradas.

The School of Chemical Engineering, Federal University of Uberlândia has been conducting studies of expression in the drying of coffee fruits using vibrated tray dryer with recycle. Among the work carried it is emphasized of Sfredo (2006), who did the study of dispersion in the coffee fruit dryer described initially. Data from the drying of coffee fruits obtained by this author, who conducted a detailed description of their experimental designs were used as the basis for application of mathematical models that can properly simulate the drying of coffee fruits in vibrated tray dryer with recycle. The use of mathematical models for drying of coffee fruits provide the simulation of the drying process considering the influence of relevant variables in the process. For modeling and simulation of mathematical models was made a literature review of thermo-physical properties of coffee fruits, which are required for accurate representation of the drying kinetics, and important in the simulation and design of dryers. A study of dimensional analysis was elaborated in which they were identified in the relevant dimensionless numbers used in drying and process simulation. There was selected three mathematical models (Arrieche, 2007, Hussain and Dincer, 2003; Chemkhi et al. 2005) in order to compare the results of simulations among themselves and with those obtained by Sfredo (2006). The models evaluated are able to calculate humidity and temperature of several internal coordinates to the fruits of coffee. In these simulations were changes of variables and applying the method of orthogonal collocation for the solution of partial differential equations used in the models. The results show that the three models adequately represented the drying of coffee fruits in trays vibrated.