71 POTENCIAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NO PRÉ-PROCESSAMENTO DO CAFÉ CONSERVATION POTENTIAL OF ENERGY IN THE COFFEE PRE-PROCESSING

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1 71 POTENCIAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA NO PRÉ-PROCESSAMENTO DO CAFÉ Ednilton Tavares de Andrade 1, Delly Oliveira Filho 2, Gilmar Vieira 1 RESUMO Minas Gerais detem uma cafeicultura razoavelmente tecnificada. Possui clima favorável a atividades e dispõe de grande potencial para sua expansão, especialmente nos cerrados. O Estado responde, hoje, por mais de 40% do parque cafeeiro e da produção nacional, sendo responsável por 60% do volume de exportações de café do Brasil. Este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência energética dos processos pós-colheita do café, em unidades experimentais com relação aos gastos médios estaduais, propondo melhorias para racionalizar os gastos de energia no aspecto pós-colheita de café. A secagem de café é uma das operações que demanda de muita energia (cerca de aproximadamente 80% do total gasto no pré-processamento), e com algumas medidas de economia é possível reduzir razoavelmente o consumo de energia com esta atividade, como também os gastos com beneficiamento. Considerandose um cafeicultor que tenha outra atividade agropecuária, além da cafeicultura em sua propriedade, é possível adequar-se racionalmente ao sistema tarifário horo-sazonal. Palavras-chave: café, pré-processamento, racionalização CONSERVATION POTENTIAL OF ENERGY IN THE COFFEE PRE-PROCESSING ABSTRACT The economic and social importance that the coffee occupies, from its introduction in South America and, particularly, in Brazil, is due to happens because this product stands out among the ones that lead the agricultural economy of this continent. Minas Gerais detain a coffee growing, which has reasonable technique, it has favorable climate to activities and it has great potential for its expansion, especially in the closed ones. Nowadays the state has more than 40% of the coffee park and of the national production, and it s responsible for 60% of the volume of exports of Brazilian coffee. This work has the objective of evaluating the energy efficiency of the powder-crop processes of the coffee, in experimental units that s related to the state medium expenses, and propose improvements to rationalize the expenses of energy in the aspect after the crop of coffee. The drying of coffee is one of the operations that demands much energy (approximately 80% of the total worn energy in the preprocessing), but with the use of some economy methods it is possible to reduce the expense of energy reasonably with this activity, as well as the process spending. If is a coffee grower that has other agricultural activity besides the coffee growing in its property it is possible to adapt rationally to the horo-sazonal tariff system. Keywords: preprocessing, coffee, rationalization 1 Doutorando em Engenharia Agrícola, Universidade Federal de Viçosa, Dep. Eng. Agrícola, , Viçosa, MG, etavares@alunos.ufv.br. 2 Professor Adjunto, Universidade Federal de Viçosa, Dep. Eng. Agrícola, , Viçosa, MG, delly@mail.ufv.br.

2 72 INTRODUÇÃO A importância econômica e social que ocupa o café, desde sua introdução na América do Sul e, particularmente, no Brasil, deve-se ao fato de que este produto destaca-se dentre os que lideram a economia agrícola deste continente. A partir de sua introdução no Brasil, a cafeicultura passou a exigir dos órgãos governamentais uma política cada vez mais ampla, coerente e objetiva, visando sensíveis melhorias no processo de produção. Minas Gerais detém uma cafeicultura razoavelmente tecnificada, possui clima favorável à atividades e dispõe de grande potencial para sua expansão, especialmente nos cerrados. O Estado responde, hoje, por mais de 40% do parque cafeeiro e da produção nacional. E é responsável por 60% do volume de exportações de café do Brasil. A qualidade do café, por sua vez, está correlacionada, entre outros fatores, às praticas adotadas nas operações pós-colheita, onde o consumo de energia tem peso considerável. A instabilidade e as limitações das fontes energéticas, principalmente, a petrolífera, fizeram com que o uso, racional de energia assumisse caráter prioritário. Até 1973, o uso eficiente dos recursos energéticos, de modo geral, era relegado a plano secundário, em favor, sobretudo, do custo inicial da instalação e dos custos operacionais. Os custos energéticos tendem a representar percentuais cada vez maiores na composição de despesas das indústrias. O levantamento energético auxilia a compreensão do modo como a energia e os combustíveis são utilizados nas instalações e na identificação de áreas, setores ou departamentos onde ocorrem desperdícios ou em locais cuja eficiência pode ser aumentada. Grande parte das indústrias, em funcionamento, foi projetada numa época em que o racionamento energético não era fator de primordial importância. Atualmente, os elevados custos de energia requerem, a curto prazo, diversas medidas, que permitem a redução do consumo energético e melhoria dos rendimentos. Uma empresa deve conhecer suas necessidades de energia para cada operação unitária, procedendo a uma verificação periódica do uso de energia. A realização de balanços energéticos de cada uma das operações unitárias auxilia a identificação de etapas eficientes e ineficientes. A secagem é a etapa do processamento do café que consome a maior quantidade de energia. O Brasil é o maior produtor mundial de café, e com isso se deve prezar para que o processo de secagem seja o mais racional possível. No Brasil, o café é colhido, quando a percentagem de frutos verdes é inferior a cerca de 10% (Silva & Berbert, 1999), ou seja, o café é colhido com maturação fisiológica heterogênea dos frutos. O teor de umidade dos frutos também se apresenta heterogêneo e a sua homogeneização somente é conseguida com secagem lenta ou parcelada. A secagem do café é uma das mais importantes operações no processamento. Se ela for mal conduzida, poderá acarretar grandes prejuízos ao cafeicultor. O custo da energia utilizada na secagem de café depende, principalmente, da temperatura de secagem, do fluxo de ar, do tempo de secagem e do preço dos energéticos. Como o café é um dos produtos agrícolas que requer grande tempo de secagem em virtude de seu elevado teor de umidade inicial, o consumo de energia, nesse processo, por unidade de produto seco é elevado. No Brasil, apesar de novas tecnologias de secagem terem sido desenvolvidas e de vários tipos de secadores se encontrarem à disposição dos agricultores, a secagem em terreiros é, ainda, muito utilizada. A pré-secagem em terreiro tem sido recomendada tecnicamente até que o café atinja cerca de 33 a 48 %b.u., (Vieira, 1994). Assim diminui-se o gasto de energia na secagem mecânica. Ressalva-se, no entanto, que, principalmente, os pequenos produtores rurais utilizam, em sua maioria, a secagem em terreiro. A secagem em terreiro demanda muito mais tempo do que a secagem mecânica, podendo acarretar um produto de qualidade inferior. Por outro lado, a maioria dos equipamentos de secagem disponível no país apresenta, em geral, baixa eficiência de secagem, e não foram projetados para o café. Geralmente, estes secadores são de custo muito elevado, tornando-se, incompatíveis com o poder aquisitivo do pequeno e do médio produtor rural (Tascon, 1984). O Acordo Internacional do Café - AIC, garantia ao Brasil uma cota de 30% do mercado mundial de café, independente de sua qualidade. A partir da extinção do acordo, em 1989, os países importadores passaram a optar por produto de melhor qualidade, o que em curto prazo não beneficiou o Brasil. Assim, o grande desafio da nossa cafeicultura na atualidade, consiste na oferta de produto de melhor qualidade que possibilite ao setor maior competitividade no mercado internacional e, consequentemente, a obtenção de preços compensadores. O aumento da produtividade e, sobretudo, a melhoria da qualidade, via adoção de novas tecnologias, deverá ser a tendência natural do setor como meio de melhorar suas relações de troca, conquistar novos mercados e elevar a rentabilidade da cafeicultura. A qualidade do café está relacionada, entre outros fatores, às praticas

3 adotadas nas operações de pós-colheita, onde o consumo de energia tem peso considerável. A seguir será feita uma abordagem sobre: lavagem, secagem, qualidade e beneficiamento do café. Lavagem do café Após a colheita por derriça no chão, no pano ou por processos mecânicos, o café deve ser conduzido, no mesmo dia, para secagem, passando antes pela limpeza, que geralmente é feita por meio de lavadores. O lavador é uma das estruturas mais importantes na fase de preparo do café, uma vez que proporciona a separação, não só das impurezas, como também dos frutos, nos seus diferentes estágios de maturação. Consta, basicamente, de um tanque de alvenaria ou chapa de aço galvanizado com bicas, comportas e artefatos mecânicos para retirada de impurezas. A separação dos frutos é feita pela densidade que caracteriza os diferentes estágios. A separação dos frutos é feita pela densidade, dependendo dos diferentes estágios de desenvolvimento, i. e., ou dos diferentes teores de umidade (verdes 60 a 70%, cereja 45 a 55%, passa 30 a 40% e coco 20 a 30%). Assim, a fração constituída pelos frutos verdes e cereja afunda na água, saindo por uma bica do lavador, recebendo simplesmente a denominação de cereja. A outra fração, constituída por frutos, passa e seco, que são mais leves e não afundam, recebe a denominação de bóia, e sai por outra bica. Por apresentarem tempos de secagem diferentes, estas duas frações deverão ser secadas, separadamente, para que se obtenha um produto final mais uniforme e de melhor qualidade. A lavagem deve ocorrer no mesmo dia da colheita do café. É importante nunca deixa-lo amontoado para ser lavado nos dias seguintes. Esses lavadores gastam em torno de três litros de água por litro de café. Em lavadores mecânicos, com recuperação de água, o consumo é bem menor, em torno de 0,3 litro de água por litro de café (Bartholo et al., 1989). A lavagem é uma operação importante, tanto para o preparo por via úmida, quanto por via seca, visando a: (i) separação por densidade e (ii) pré-limpeza. Na pré-limpeza do produto, separam-se as impurezas, aumentando, consequentemente, a vida útil dos secadores e máquinas de beneficiar por diminuir a abrasão, excluindo pedras, terras, folhas e paus, que vêm da lavoura com os frutos colhidos; Lavadores de alvenaria: em geral esses lavadores são constituídos por um tanque com 73 capacidade para 1 a 2 m 3 e uma calha de madeira ou metal, provida de fundo falso por onde cairá o café mais denso (cereja e verdoengo). Uma entrada de água medindo cerca de 10 cm faz com que o café mais pesado, que afundou no tanque, retorne à superfície, através de outra saída, separando-se, assim, do café bóia que passou pela bica sem afundar no tanque. Nos lavadores mecânicos, o sistema de lavagem é semelhante ao dos lavadores de alvenaria. Os lavadores mecânicos são construídos com chapa metálica e possuem bombas para reciclagem de água. O café é retirado do lavador por meios mecânicos (Silva, 1995). Secagem A secagem de produtos agrícolas é uma operação que tem por objetivo a retirada de água em um nível que propicie condições adequadas para o beneficiamento, armazenagem e comercialização. A adoção generalizada da secagem para conservação de produtos deve-se a fatores como o menor custo e a facilidade de execução. Estimativas indicam um consumo anual de energia em Minas Gerais, apenas na secagem do café, em torno de 94,52 GWh de eletricidade para força motriz e TJ por ano de lenha para gerar calor, ou seja, aproximadamente m 3 de lenha (CEMIG, 1994). Existem dois tipos de secagem, a natural e a artificial. A natural consiste na exposição do produto a condições ambientes de radiação solar, vento e temperatura, sendo realizada na própria planta. Este tipo de secagem é muitas das vezes dificultado por períodos de baixas taxas de radiação além de pequena incidência de vento e de temperaturas baixas, em razão do índice de nebulosidade. Outro fator a ser considerado é a possibilidade de degeneração do produto, em virtude do ataque de microorganismos e insetos. Estes fatores também são influentes na secagem natural em terreiros. A secagem artificial, utilizando-se secadores mecânicos, caracteriza-se por permitir: antecipação da colheita, reduzindo perdas no campo; planejamento do calendário agrícola, o que possibilita usar o tempo mais racionalmente; execução independente das condições climáticas.

4 74 O método de secagem a ser empregado depende de vários fatores, dentre eles o nível de instrução do produtor e do operador, do poder aquisitivo do produtor, do volume de produção, da velocidade de colheita e do sistema de recepção e do fim a que se destina o produto (Silva, 1991). A seguir são discutidos, brevemente, os principais tipos de sistemas de secagem de café: em terreiros, em camada fixa e em secadores tipo fluxo concorrente e fluxo contracorrente. Secagem de café em terreiro O método mais utilizado no Brasil ainda é a secagem de café em terreiros. Este método, além de estar sujeito a perdas, pela ação de agentes biológicos e condições meteorológicas adversas, requer um tempo de secagem maior que o requerido pela secagem mecânica, além de uma maior demanda por mão-de-obra. O tempo de secagem relativamente elevado é, talvez, um dos principais fatores que influenciam na qualidade do produto. Graner et al. (1967), citado por Lacerda Filho (1986), conceituam terreiro como sendo uma superfície plana, com declividade variável entre 0,5 e 1,5 %. O seu piso pode ser construído com terra, cimento, asfalto ou tijolo. O piso de tijolo é o mais utilizado comumente por ser relativamente barato. Secagem de café em camada fixa Tendo em vista os problemas existentes durante a secagem dos grãos em terreiro, a secagem artificial, em secadores mecânicos, é hoje uma opção técnica econômica de fundamental importância para o produtor. De modo geral, os secadores de leito fixo são os mais acessíveis aos produtores, em função, principalmente, do seu custo. Na secagem em camada fixa, ou camada estática de grãos, o produto permanece em um recipiente de fundo perfurado, por onde passa o ar de secagem, insuflado por um ventilador. O ar de secagem movimenta-se da camada inferior para a superfície da massa de grãos. A troca de umidade ocorre entre os grãos e o ar, que acontece em uma região denominada zona de secagem. Esta zona de secagem move-se no sentido da camada inferior, para a superfície da massa, conforme ocorre o prosseguimento da secagem. Os grãos da camada inferior atingem a umidade de equilíbrio com o ar, antes dos grãos da camada superior. Podem então ser estabelecidos dois gradientes distintos durante a secagem: o primeiro é o gradiente de umidade dos grãos, e o segundo é o gradiente de temperatura. Esses gradientes ocorrem entre as camadas inferior e superior da massa (Lacerda Filho, 1986). Recomenda-se um revolvimento periódico da massa de grãos. Para café, o revolvimento deve ser feito em intervalos de 180 minutos, aproximadamente, para uma espessura de camada de 40 a 50 cm. Tal procedimento reduz para níveis aceitáveis os gradientes de umidade e de temperatura existentes (Castro, 1991; Silva & Berbert, 1999), contribuindo para uma melhor uniformidade de secagem e um melhor produto final. Figura 1. Secador camada fixa (Vieira, 1984). Figura 2. Secador de fluxo concorrente (Silva et al., 1992)

5 Secagem de café em fluxo concorrente Nos secadores de fluxos concorrentes, ar e produto fluem, no mesmo sentido, dentro do secador. Altas taxas de evaporação ocorrem na parte superior da camada, uma vez que o ar mais quente encontra o produto mais úmido. As trocas intensas e simultâneas de energia e massa na entrada do secador causam rápida redução na temperatura inicial do ar de secagem, assim como no teor de umidade do produto. Por esta razão, a temperatura do produto permanece, consideravelmente, abaixo da temperatura inicial do ar de secagem (Silva, 1995). Os secadores de fluxo concorrente são secadores que operam com alto fluxo de ar e baixa pressão estática, portanto, a potência do ventilador requerida é semelhante à dos secadores de fluxo cruzado. Além disso, a sua manutenção é mínima, devido à ausência de paredes perfuradas, características de secadores de fluxo cruzado, que exigem limpezas periódicas e reparos freqüentes (Osório, 1982). Secagem de café em fluxo contracorrente A secagem em fluxo contracorrente é caracterizada pelo fato dos grãos e ar de secagem movimentarem-se em sentidos contrários. Neste secador, à frente de secagem permanece sempre próxima ao fundo perfurado. À medida que ocorre a secagem, o produto seco é retirado por transportadores helicoidais que retiram o produto, conduzindo-o para a parte superior do secador ou, então, para um silo armazenador, passando a funcionar de forma contínua. Assim, a massa do produto tem sentido descendente, enquanto o ar é insuflado em sentido ascendente. A ativação do sistema de movimentação do produto é coordenada 75 por um termômetro colocado a 0,5 metro do plenum. A escolha da temperatura de acionamento é função da umidade final desejada. Nos silos secadores de fluxos contracorrentes, à medida que a massa de produto vai descendo, sua temperatura é aumentada, atingindo valores muito próximos à temperatura do ar de secagem. Qualidade do café A secagem de café deve ser feita de maneira que a massa de grãos não seja submetida a altas temperaturas. Teixeira et al., (1977) trabalhando com diversos secadores concluiu que a temperatura na massa de grãos de café não deve ultrapassar a 45ºC. E para evitar danos ao produto, a temperatura do ar de secagem não deve ultrapassar 70 o C (Silva, 1995). Temperaturas mais elevadas, por exemplo 85 o C, são prejudiciais ao produto, uma vez que muitos grãos ficam super secos, enquanto outra parte não atinge o ponto de seca. Nessas condições, a uniformidade do produto torna-se muito difícil (Castro, 1991). É recomendável que a temperatura na massa de grãos não seja superior à recomendada, para que se possa ter um produto final de boa qualidade, sendo esta temperatura fator importante para definir a eficiência energética e a rapidez da secagem. Alguns trabalhos de pesquisa como Lacerda Filho (1986), Osório (1982), Silva (1991), Castro (1991) e Vieira (1994), concluíram que pode ser feita a utilização dos vários tipos de secadores, citados, para realizar a secagem de café, tendo como ressalva o controle do desempenho energético e operacional, para minimizar os gastos com energia e garantir a qualidade final do café. Figura 3. Secador de fluxo contracorrente (Silva et al., 1992).

6 76 A qualidade do café brasileiro tem como fatores desfavoráveis à presença de grãos podres, verdes e, principalmente, ardidos. Estes têm origem na má condução da colheita e, ou, secagem. Um dos fatores que poderia contribuir para a melhoria da qualidade do café brasileiro seria o conhecimento, por parte dos cafeicultores, das normas de classificação. Assim passariam a dispensar maiores cuidados no processamento, o que, conseqüentemente, resultaria em maior valorização do produto. A secagem do café é um dos mais importantes pontos para se controlar a qualidade do café principalmente a temperatura utilizada na secagem. Beneficiamento O beneficiamento do café envolve diferentes etapas. A Figura 4 apresenta um fluxograma de possíveis etapas do beneficiamento do café realizadas após a secagem. Lavagem e separação hidráulica Despolpador Pré-limpeza Secagem Máquina de descascar Separador densimétrico A máquina de pré-limpeza é um equipamento destinado a fazer a limpeza preliminar do café colhido, removendo impurezas leves, tais como folhas e talos, e corpos estranhos como terra, pedras, etc. São constituídos de peneiras vibratórias e de um aspirador. A prélimpeza é uma operação importante para se ter um produto de boa qualidade. Maquina de beneficiar e/ou descascar A máquina de beneficiar ou descascador além de limpar, descasca e pode ainda classificar o café em escolha boa e bica corrida. Constitui-se de uma peneira de pré-limpeza conjugada com um catador de pedras, um cilindro descascador e peneiras onde são separadas as cascas, cafés brocados, conchas, café miúdos e não descascados. Completam a máquina um aspirador, um soprador e elevadores de canecos. Separadoras densimétricas As separadoras densimétricas, também chamadas de mesa de gravidade, promovem a separação dos grãos em camadas de pesos específicos diferentes por meio da flutuação dos mesmos em um colchão de ar criado por ventiladores, sobre um tabuleiro. O movimento de vibração do tabuleiro, combinado com as inclinações longitudinal e lateral reguláveis transforma as camadas em faixas ordenadas de diferentes pesos específicos, que são desviadas para cada bica coletora, de acordo com a conveniência técnica e comercial da seleção. Catador eletrônico de café Catador eletrônico Figura 4. Etapas do benefeciamento do café. Despolpador Despolpadores são equipamentos que agem por pressão e possuem dispositivos para separar os frutos maduros dos verdes, uma vez que esta parcela faz parte do café cereja (separado no lavador). O despolpador consiste na retirada da casca do fruto maduro ou cereja, para posterior fermentação e retirada da mucilagem (degomagem) por lavagem. Máquina de pré-limpeza Os catadores eletrônicos de café são destinados a separar os grãos de café pela cor, dando uniformidade aos lotes. Esta operação é a última a ser executada, depois de eliminados os defeitos e classificado por peneira. Essa máquina se baseia no uso de células fotoelétricas e separa os grãos por jatos de ar comandados pelas células. Essa operação é rápida e a produtividade do equipamento é relativamente elevada. Sistema Tarifário Horo-Sazonal O sistema tarifário de energia elétrica em vigor prevê que a taxação seja em função da demanda e do consumo de energia elétrica. Esta taxação é função também da hora do dia e da época do ano. O sistema de taxação é denominado de

7 tarifa horo-sazonal. O horário de ponta para efeito da tarifa é definido como sendo três horas consecutivas no período de 17:00 às 22:00 h. Em geral as tarifas de ponta para consumo e demanda são mais que 230% mais caro do que para fora da ponta. O cálculo da Tarifa Horo-Sazonal (THS) é feito a partir da expressão: F Dfp Tdp Dffp Tdfp DUfp TdUp DUfp TdUfp Cp Tcp Cfp Tcfp (1) em que, Df p = Demanda faturada na ponta, kw Td p = Taxa de demanda na ponta, R$ / kw Df fp = Demanda faturada fora da ponta, kw Td fp = Taxa de demanda fora da ponta, R$ / kw C p = Consumo na ponta, kwh Tc p = Taxa de consumo na ponta, R$ / kwh C fp = Consumo fora da ponta, kwh Tc fp = Taxa de consumo fora da ponta, R$ / kwh D Ufp = Demanda de ultrapassagem fora da ponta, kw Td Ufp = Taxa de demanda de ultrapassagem fora da ponta, R$ / kwh D Up = Demanda de ultrapassagem na ponta, kw Td Up = Taxa de demanda de ultrapassagem na ponta, R$ / kwh Em vista do exposto, este trabalho tem como objetivo principal avaliar a eficiência energética dos processos pós-colheita do café de unidades experimentais localizadas no Estado de Minas Gerais em relação à eficiência média observada no Estado. Os objetivos específicos são: (i) propor melhorias para racionalizar o uso de energia no 77 pré-processamento de café; (ii) Estimar demandas de contrato de energia elétrica em sistema tarifário horo-sazonal, THS em propriedade rural produtora de café. MATERIAL E MÉTODOS Realizou-se neste trabalho a estimativa da quantidade média de energia elétrica gasta no préprocessamento do café em fazendas previamente selecionadas, localizadas no Estado de Minas Gerais, (CEMIG, 1994a). As etapas do préprocessamento do café consideradas, foram: (i) lavagem mecânica; (ii) despolpamento; (iii) secagem mecânica e (iv) beneficiamento. O consumo de energia foi estimado para cada uma das etapas em kwh/kg de café préprocessado e depois comparado com a quantidade média de energia gasta nestas mesmas etapas para o Estado de Minas Gerais, (CEMIG, 1994a e CEMIG, 1994b). As unidades experimentais estudadas foram escolhidas por meio de sorteio dentro de sua faixa de consumo de energia elétrica nas quatro maiores regiões produtoras de café do Estado de Minas Gerais (Sul de Minas, Triângulo/Alto Paranaíba, Mata/Rio Doce e Jequitinhonha). Para este estudo foram consideradas cinco faixas de consumo mensal (kwh/mês). A participação percentual de cada faixa de consumidores de energia elétrica, e o número de unidades produtoras de café amostradas no Estado de Minas Gerais são apresentados no Quadro 1. Quadro 1- Participação percentual de cada faixa de consumidores de energia elétrica, e o número de unidades produtoras de café amostradas no Estado de Minas Gerais. Faixa de consumo (kwh) Participação (%) Número de unidades produtoras amostradas 0 a , a , a , a ,5 51 Acima de ,6 58 Total 100,0 601 RESULTADOS E DISCUSSÃO Medidas de economia na lavagem Deve-se observar o rendimento do equipamento em plena carga com o rendimento estabelecido pelo fabricante, para assim poder detectar falhas no equipamento ou no sistema. Apesar da lavagem mecânica consumir relativamente pouca quantidade de energia elétrica, média de 3,5 kwh para lavar litros de café (CEMIG, 1994b), a eliminação das impurezas e a separação dos grãos nos diferentes estádios de maturação concorre para a obtenção de resultados importantes em termos de qualidade do produto e minimização do consumo de energia, durante a secagem do café.

8 78 Pode-se obter até 20% de economia, no processo de lavagem do café, se as seguintes medidas forem seguidas: manutenção do lavador com limpezas diárias, pintura e lubrificação no final de cada safra; diminuir o máximo possível impurezas do café a ser lavado; realizar a alimentação de maneira contínua, uniforme e com o máximo fluxo de café admitido pelo equipamento, aumentando o seu rendimento horário; reduzir ao mínimo necessário, o fluxo de água, principalmente, quando se faz o recalque com motobomba. Medidas de economia na secagem O processamento do café demanda um gasto de energia substancial. É importante ressaltar que a colheita e processamento do café só ocorrem uma vez no ano, ou seja, na época de safra, tornando esta demanda sazonal. A secagem de café é uma das operações que mais demanda energia (aproximadamente 80% do total gasto no préprocessamento). O consumo total de energia para diversos tipos de secadores de café depois de pré-secagem em terreiro, com teor de umidade inicial de aproximadamente 40% b.u. está exposto no Quadro 2 (Teixeira et al., 1977). O Quadro 2 apresenta, na primeira coluna, os dez tipos de secadores utilizados para secagem de café. Quando se trabalha com secador rotativo horizontal, ou seja, o secador 5, tem-se um maior consumo de energia. CEMIG (1993a), CEMIG (1993b), CEMIG (1993c) e CEMIG (1993d), trabalhando na análise energética em varias propriedades rurais de Minas Gerais concluíram que o gasto médio de energia para pré-secagem e secagem completa de café, em secador rotativo horizontal, foi de 65,8 a 97,7 kwh e 135,8 a 190,3 kwh para litros, respectivamente. E, trabalhando com secador vertical, houve um consumo médio de energia de 81,9 kwh, correspondendo a uma variação de 39,1 a 125,3 kwh para litros de café, respectivamente, para os secadores estudados. Pelo Quadro 2, podemos concluir que os secadores 2, 4 e 8 foram os que apresentaram menor consumo de energia para secagem, sendo que o secador 4 foi o que apresentou menor consumo entre os três. Os secadores 2 e 4 foram os que apresentaram melhor rendimento, sendo que o rendimento do secador 2 foi cerca de 10% superior ao rendimento do secador 4. Os secadores 2, 4 e 9 são os que apresentaram menor consumo de lenha para secagem de um mesmo volume de café. Os secadores número 3 e 5 foram os que apresentaram pior rendimento em termos de consumo de lenha e os mesmos secadores 3 e 5 foram os que apresentaram maior consumo de energia total para a secagem de um mesmo volume de café. Os secadores 3 e 5 foram os que pior se comportaram para secagem de café, em termos de consumo de lenha, consumo total de energia e rendimento. Pode-se concluir pelo Quadro 2 que, independentemente do secador, deve-se ficar atento com o teor de umidade inicial, final e temperatura durante a secagem para que se possa ter um melhor controle da secagem e, consequentemente, uma boa qualidade do produto. É possível que se diminuam os gastos de energia com a secagem, considerando os seguintes pontos: fazer a pré-secagem em terreiro, quando os frutos saírem do lavador. Haja vista que, a secagem do produto em terreiro até o teor de umidade de armazenagem pode influenciar negativamente na qualidade final do produto. secar o café por lotes (não misturar dias de colheitas, nem diferentes tipos de café), assim, evita-se a mistura de café com diferentes estádios de maturação, garante-se economia de energia e mão-de-obra, além de uma maior homogeneidade do produto. paralisar a secagem, quando o produto atingir, aproximadamente, 13 a 14 % b.u. de teor de umidade e, assim, o calor latente residual da secagem possibilitará uma redução do teor de umidade para cerca de 11 a 12% b.u., que é o teor de umidade recomendado para o armazenamento e a comercialização. monitorar a temperatura da massa de grãos durante a secagem, evitando-se que a mesma não ultrapasse os limites recomendados, para a obtenção de produto final de melhor qualidade. utilizar sempre termômetros calibrados para aferir adequadamente a temperatura da massa de grãos e do ar aquecido. Medidas de economia no descascador de cerejas O processo de produção de cereja descascado reduz em até 40% o volume do produto pela remoção da casca e polpa, e concorre sobremaneira para a economia de energia, durante a secagem. Entretanto, esta etapa ainda é relativamente pouco utilizada, não se acreditando no aumento de sua utilização, em curto prazo, em grande escala. O consumo médio de um equipamento despolpador de cereja está em 0,85 kwh por saca de 60 quilogramas beneficiada (CEMIG, 1994b). Portanto a utilização do

9 descascador permite a redução do consumo de lenha de 1,2 a 4,8 m 3 / litros para 0,72 a 2,88 m 3 / litros, e de eletricidade de 62 a 279,92 kwh / litros para 37,2 a 167,52 kwh / litros, aproximadamente. Medidas de economia no beneficiamento A pré-limpeza consiste na retirada da casca do café em coco, já seco e a separação das cascas e sementes (café beneficiado). Estas máquinas podem limpar, descascar e podem ainda classificar o café em uma boa escolha. Esta operação apresenta algumas vantagens, quando realizada em nível de fazenda, tais como: possibilidade de aproveitamento da palha como adubo orgânico, cama de frango ou combustível, etc...; 79 economia em transporte com a eliminação da palha; aumento da receita com a venda do produto beneficiado. O consumo médio de energia elétrica para esta atividade está em aproximadamente, 0,6 kwh por saca de 60 quilogramas de café beneficiado (CEMIG, 1994b). Para racionalizar a utilização de energia elétrica, deve-se sempre ficar atento para: (i) adequação de força motriz, i.e., se o motor utilizado é dimensionado de forma a maximizar o rendimento do processo e minimizar os gastos com energia elétrica (Campana et al., 2000); (ii) correção do fator de potência; (iii) esticar e alinhar correias. Quadro 2 - Quantidade total de energia gasta na secagem do café para os diversos secadores após présecagem em terreiro. Tipo de Secador Tempo médio de secagem (hs) Consumo de Energia Elétrica (kwh/ l) Capacidade (l) Potência (cv) Total (kwh) Umidade final %b.u. Rendimento (l/h) Consumo de Lenha (m 3 /10.000l) 1 1 T ,0 19,38 115,65 13, ,70 128, T2* ,5 22,63 129,67 13, ,20 86, T ,5 27,08 151,53 12, ,70 222, T4* ,0 26,63 99,33 13, ,90 62, T ,5 30,02 279,92 13, ,80 279, T ,0 18,25 54,95 13, ,20 109, T ,5 31,32 268,65 12, ,90 179, T ,0 18,03 67,30 13, ,90 89, T ,5 27,03 191,57 13, ,80 147, T10* ,0 216,00 135,00 13, (TEIXEIRA, 1977), 2 Secador de Leito Fixo, café despolpado, utilizando-se ar ambiente para secagem (FREIRE et al., 1998). * Secadores de fogo direto. Devem-se utilizar máquinas e processos mais eficientes, contribuindo para a melhoria do rendimento das operações, isto é, processando uma maior quantidade de café, num menor tempo com um menor gasto. A produção de café, para fins comerciais exige que se tenha uma produção suficiente para se pagar o custo de produção dele. Os processos de lavagem, despolpamento, secagem e beneficiamento do café consomem energia, a qual é gasta em apenas uma época do ano, ou seja na colheita em sua maior parte. Por isso é possível se fazer um sistema de tarifação para o préprocessamento de café. O consumo médio de energia elétrica por saca de 60 kg beneficiada, em cada etapa do préprocessamento de café é relacionado a seguir: (i) lavador mecânico 0,35 kwh; (ii) despolpador 0,85 kwh; (iii) secador vertical 2,4 kwh; (iv) secador horizontal 2,9 kwh; (v) beneficiamento 1,26 kwh. Do gasto total de energia elétrica no préprocessamento de café de cerca de 45 a 60%, são gastos com a etapa de secagem. No entanto do total de energia elétrica e térmica no pré-processamento de café 80% aproximadamente, é gasto com a etapa de secagem. O suprimento de energia elétrica nas propriedades cafeeiras, é normalmente feito em baixa tensão, com transformadores de até 75 kva. A tarifa praticada é a convencional, na maioria dos casos e não existe um sistema de tarifação horosazonal. Tem-se que 60% dos equipamentos não funcionam no horário de ponta, que são três horas consecutivas no horário compreendido entre 17:00 e 22:00 horas. A demanda de potência elétrica no horário de ponta é de cerca de 40% da demanda máxima, sendo que cerca de 26% devido à secagem e 14% aos outros processos. Pelo Quadro 3, pode-se observar que existe um grande potencial de economia de energia elétrica no pré-processamento de café, de cerca de kwh/safra nas unidades estudadas. Com medidas de racionalização, pode-se conseguir substancial economia de energia. A etapa do pré-

10 80 processamento que mais possibilita racionalização é a secagem, indicando que além de ser a fase que mais gasta energia, também é a fase que tem maior desperdício, mostrando que essa fase merece maior atenção. Pode-se ver, neste mesmo quadro, que, na lavagem existe uma grande possibilidade de racionalização, apresentando gastos elevados de energia e, também, perdas elevadas. Este é um processo que pode ser racionalizado, assim, reduzindo o gasto com energia na lavagem de café, e, consequentemente, no pré-processamento. O descascador permite possibilidades de redução de gasto mais este processo, em âmbito geral, não é muito utilizado, sendo alvo de economia apenas em propriedades grandes produtoras de café, ou seja, que possui o equipamento em funcionamento. Considerando a unidade produtora e beneficiadora de café do Quadro 4, podemos ver os principais horários de funcionamento dos equipamentos para beneficiamento do café. Proposta de uma tarifa horo-sazonal para o pré-processamento de café Pelo Quadro 4 e pela Figura 5 pode-se ver os consumos de energia para o processamento de café. Vê-se, também, que a propriedade, além do café, produz também aves de corte (Figura 6), e esta atividade de produção de aves de corte é paralisada na época de processamento de café. Haja vista a sazonalidade da demanda e no consumo de energia elétrica, no processamento do café, tem-se que, se for possível a integração desta atividade com outra, como, por exemplo, a produção de aves, a curva de carga da propriedade irá aumentar o fator de carga, o que racionalizará a utilização de energia elétrica. Pode-se ver pelo gráfico que a maior demanda de potência para o café é no horário de 17 e 18 horas (156,6 kw), e que os horários de 19 às 22 horas também apresenta um consumo elevado (144,6 kw), mas nos horários restantes, a demanda é baixa (16,4 kw a 38,4), já para a avicultura, podemos ver que a maior demanda se concentra nos horários de 19 as 7:00 horas, em 168,2 kw, sendo possível se adequar esta propriedade a uma THS. Esta propriedade por ter sazonalidade verificada, no mês em que as duas atividades estiverem paradas (limpeza, troca de matrizes, etc.), ela será taxada em 10% do valor de seu maior consumo nos últimos 11 meses, ou seja do valor cobrado na colheita do café. Segundo Turco (1999), o consumo médio, por hora, de energia elétrica ativa para galpões é de 7,24 KWh, sendo necessários 6, KWh, por hora para a produção de um frango de corte. Fazendo-se um remanejamento de cargas pode-se ajustar esta propriedade para uma THS- Verde, com equipamentos desligados por três horas consecutivas das 17 as 22:00 horas, e com potência do transformador acima de 75kVA. Quadro 3 - Potencial de otimização energética no processamento de café em Minas Gerais. Economia estimada Consumo específico Etapa Medidas de energia elétrica (kw / l) % kwh/safra* Atual Racionalizado Lavador Melhoria do rendimento 15, ,5 2,8 Redução do consumo d água 6,0 111 Descascador Melhoria do rendimento 25, ,4 16,8 Controle de umidade 17, Secador Controle de temperatura 10, ,6 64,3 horizontal Enchimento, vão 20 cm 7, Secador vertical Controle de umidade Controle de temperatura Carregamento total 9,0 10,0 12, ,9 59,0 Beneficiadora Sem sugestão de economia - - 0,6 kwh/ sc.60kg - Instalação Elétrica Reduzir queda de tensão 2, Total _ 25, * O potencial de economia se refere a um processamento anual de litros de café ** CEMIG (1994b) Quadro 4 - Utilização horária de cargas elétricas em unidade produtora de café e aves. Equipamentos P(kW) Horário de Funcionamento horário de ponta Cafeicultura Lav. 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 Mecânico Despolpador 112,2 112,2 112,2 112,2 112,2 112,2 112,2

11 Sec. Horiz. 10, Sec. Vertical 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 6,4 Beneficiadora 12, Casa de colono 10,0 0,3 0,5 0,5 0,7 0,9 1,5 1,7 2,0 1, , ,5 6,0 7,0 5,5 2,5 2,0 0,9 0,3 82 Avicultura 2 Iluminação 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 168,2 Força motriz 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 TOTAL 1 156,6 16,7 16,9 16,9 29,1 29,3 29,9 30,1 30,4 30,1 28,4 30,3 28, 145,1146,6 135,6 134,1131,1 130, 17,3 16,7 4 6 TOTAL 2 204,2 168,2 168,2 168,2 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36,0 36, 36, 36,0 168,2 168, 168,2 168, 168,2 168, É interessante para este proprietário se enquadrar no sistema de THS, e, assim, diminuir sua despesa com energia elétrica, pois seu consumo de energia não varia durante o ano, e este proprietário poderá, além do mais, ter outras atividades econômicas tal como a produção de aves para melhorar o seu fator de carga ou modulação. É importante notar, na figura, que, com os consumos atribuídos à propriedade rural, seu enquadramento a um THS é viável, assim se enquadrando em uma THS-Verde. O fator de carga razão entre a demanda média e a máxima para a unidade processadora de café e para a granja avícola é de cerca de 0,35 e 0,64 respectivamente. Contudo, quando se integram as duas atividades rurais, o fator de carga passa a ser de 0,53. Na realidade, a melhoria do fator de carga poderá ocorrer na ponta e fora de ponta.portanto, a integração destas duas atividades poderá resultar em economia com os gastos com demanda de energia elétrica, bem como com a otimização do uso dos equipamentos elétricos. Potência (kw ) Horários (hs) Figura 5- Consumo de energia nos diversos horários de uma unidade produtora de café. Potência (kw) Horários (hs) Figura 6- Consumo de energia nos diversos horários de uma unidade produtora de aves. CONCLUSÕES Com base no exposto pode-se concluir que: - A secagem é o processo que mais demanda energia no pré-processamento, e também é o que possui um maior potencial de economia de energia, assim possibilitando maior racionalização. A lavagem é um processo que possibilita substancial economia de energia. Deve-se acompanhar o funcionamento e o gasto dos equipamentos de pré-processamento, visando, sempre, detectar pontos onde exista um gasto excessivo de energia, para a sua racionalização. É possível se adequar uma tarifa horosazonal para uma propriedade produtora de café, principalmente, se esta propriedade tiver outra atividade econômica em consórcio com a produção de café. AGRADECIMENTOS Os autores deste trabalho são agradecidos a CEMIG (Companhia Energética do Estado de Minas Gerais), EMATER-MG (Empresa de Assistência Técnica e Extensão Rural do Estado de Minas Gerais) e EPAMIG (Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais) pelas informações

12 82 prestadas e subsídios, sem os quais se tornaria inviável a realização deste trabalho de pesquisa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Bartholo, G.T.; Magalhães Filho, A.A.R.; Guimarães, P.T.G. Cuidados na colheita no preparo e no armazenamento do café, Informe Agropecuário, Belo Horizonte, a.14, n.162, p.33-34,1989. Campana, S.; Oliveira Filho, D.; Soares, A.A.; Oliveira, R.A. Adequação de força motriz em sistemas de irrigação por aspersão convencional e pivô central, In: ENCONTRO DE ENERGIA NO MEIO RURAL, 3, 2000, Campinas: Anais... Campinas: UNICAMP, p.8, (CD rom). Castro, L.H. Efeito do despolpamento, em secadores de leito fixo sob alta temperatura, no consumo de energia e na qualidade do café (Coffea arábica L.). Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação de Mestrado). CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Estudo de otimização energética - Setor café, Belo Horizonte, 1994a. 26p. (Resultados de pesquisa de campo). CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Estudo de otimização energética - Setor café, Belo Horizonte, 1994b. 26p. (Relatório final). CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Diagnóstico agroenergético em operações pós-colheita, fazenda São José da Boa Vista - Varginha, Belo Horizonte, 1993a. 23p. CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Diagnóstico agroenergético em operações pós-colheita, fazenda Fazendão - Três Pontas, Belo Horizonte, 1993b. 22p. CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Diagnóstico agroenergético em operações pós-colheita, fazenda Três Barras - Guaxupé, Belo Horizonte, 1993c. 14p. CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Diagnóstico agroenergético, relatório, Sítio Paineiras, Machado, Belo Horizonte, 1993d. 26p. Freire, A.T. Projeto e avaliação de um sistema para secagem combinada de café (Coffea arabica L.) despolpado. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação de Mestrado). Lacerda Filho, A.F. Avaliação de diferentes sistemas de secagem e suas influência na qualidade do café (Coffea arábica L.). Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação de Mestrado). Osório, A.G.S. Projeto e construção de um secador intermitente de fluxo concorrente e sua avaliação na secagem de café. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação de Mestrado). Silva, J.S. Pré-processamento de produtos agrícolas, Instituto Maria, Juiz de Fora, p. Silva, J.S.; Afonso, A.D.L.; Guimarães, A.C.; Biaggioni, M.A.M. Análise de sistemas de secagem, Engenharia na Agrícultura. Caderno didático. Viçosa, v.2, n.5, 31p, Silva, J.S.; Berbert, P. A. Colheita, secagem e armazenagem de café, Aprenda fácil, Viçosa, p. Silva, L.C.S. Desenvolvimento e avaliação de um secador de café (Coffea arábica L.) intermitente de fluxo contracorrente. Viçosa: Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação Mestrado). Vieira, G. Secagem intermitente de café (Coffea arábica L.) em secadores de fluxo cruzado e em secador experimental de camada fixa. Lavras: Universidade Federal de Lavras, p. (Dissertação de Mestrado). Tascon, C.E. Simulação de secagem de café, em camada fixa, com inversão de sentido de fluxo de ar. Universidade Federal de Viçosa, p. (Dissertação de Mestrado), Viçosa. Teixeira, A.A.; Nogueira, V.S.; Arruda, H.V. Estudo dos diversos equipamentos para secagem mecânica do café. In: CONGRESSO BRA-SILEIRO DE PESQUISAS CAFEEI- RAS, 5 Guarapari, ES: IBC/GERCA, p Turco, J.E.P. Consumo e conservação de energia elétrica em instalações para frango de corte. Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais. Campina Grande, v.2, n.1, p.1-7, 1999.

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