Manual de Construção da Abanadora Mecânica com Acionamento Manual para Café

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1 Engenharia na Agricultura Boletim Técnico n 0 08 ISSN Manual de Construção da Abanadora Mecânica com Acionamento Manual para Café Cristiane Pires Sampaio 1 Marise Cotta Machado 2 Roberta Martins Nogueira 3 Juarez de Sousa e Silva 4 1 Eng a Agrícola, D.S. Pesquisadora do CBP&D-café, cpsampaio@ufv.br 2 Eng a Agrícola, M.S. Doutoranda em Engenharia Agrícola, mcmachado@ufv.br 3 Estudante de graduação em Engenharia Agrícola, 4 Eng o Agrônomo, Prof. Titular Voluntário-DEA/UFV, juarez@ufv.br Todos os direitos são reservados à Revista Engenharia na agricultura Associação dos Engenheiros Agrícolas de Minas Gerais

2 1. INTRODUÇÃO A busca por qualidade é hoje uma das maiores preocupações nos diversos segmentos produtivos do Brasil. O café é um dos poucos produtos cujo valor cresce com o nível de qualidade, ou seja, quanto melhores a aparência, a sanidade e a qualidade da bebida, maiores serão os preços pagos pelo produto. Além da condução da lavoura, os processos de preparo, secagem e armazenagem são fundamentais para a manutenção da qualidade do produto após a colheita, sendo, portanto, muito importantes na escolha correta da infra-estrutura para atender à fase final da produção do café. O Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa, com o apoio do Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do Café (CBP&D-Café), vem trabalhando na busca de alternativas tecnológicas, viáveis em diversas escalas de produção, que contribuam para a manutenção da qualidade do café. No Brasil, em virtude do método de colheita empregado, o café colhido é constituído de uma mistura de frutos verdes, maduros (cereja e verdoengos), passas e secos, folhas, ramos, torrões e pedras. Após a colheita por derriça ao chão, no pano ou semimecanizada, o café deve ser submetido ao processo de separação das impurezas, o que pode ser feito por peneiramento manual ou por máquinas de pré-limpeza. Depois da colheita, este é o primeiro passo para atingir a qualidade desejada pelo mercado externo. 2

3 Para se proceder a essa operação, no caso de colheita manual, a UFV/CBP&D-Café desenvolveu e apresenta, neste manual, uma abanadora mecânica com acionamento manual (Figura 1), cuja proposta é deixar ainda na lavoura grande parte das impurezas, além de reduzir o esforço físico e a insalubridade, quando comparada com o convencional e ineficiente processo de abano por peneiras (Figura 2). Minas Gerais e Espírito Santo são Estados líderes na produção cafeeira no país. Seus cafezais, em grande parte, estão localizados em regiões montanhosas e são gerenciados por pequenos e médios cafeicultores. Assim, este segmento da agricultura tem importância significativa na participação da renda e na geração de emprego destes Estados. Figura 1 - Abanadora portátil com acionamento manual. 3

4 Figura 2 Processo convencional de abano por peneiras. Em geral, nessas pequenas e médias lavouras de café, onde são usados os mesmos recursos e, muitas vezes, sob condições de cultivo semelhantes, tem-se notado a obtenção de produtividades e qualidades diferentes. Esse fato revela a necessidade de melhores tecnologias e de treinamento para uso mais adequado dos recursos, tanto técnicos quanto financeiros, e gerenciamento mais eficiente da propriedade. A melhoria da produtividade e da qualidade do café implica eficiência no uso de insumos, da mão-de-obra e dos tratos culturais, no transporte, na separação e na escolha adequada das técnicas de secagem, armazenamento e beneficiamento dos grãos. De maneira geral, a colheita do café no Brasil é feita predominantemente pelo processo de derriça manual. Neste caso, o café é derrubado no chão ou no pano, recolhido, abanado e posto a secar em terreiros ou secadores mecânicos e, muitas vezes, sem nenhum tratamento prévio. Do tempo gasto nas operações de colheita manual, 60 a 70% é utilizado na derriça, 20 a 30% no recolhimento e 10 a 15% na abanação (RIGITANO, 1975). Durante todo o processo de colheita por derriça, seja no pano ou no chão, ou mesmo por colheita 4

5 semimecanizada, a separação da impureza é de suma importância para obtenção de cafés de alta qualidade. É na pré-limpeza que são eliminadas as principais impurezas que normalmente acompanham o café logo após a colheita. Além de evitar as indesejáveis contaminações por microrganismos e suas conseqüências, a eliminação das impurezas evitará os constantes transtornos nas operações de secagem, armazenagem e beneficiamento, em razão do gasto excessivo de energia e mão-de-obra e do desgaste desnecessário dos equipamentos envolvidos nessas operações. Apesar de a pré-limpeza por abanação manual ou mecânica ser de extrema importância, não é suficiente para obtenção de cafés de qualidade. A separação dos diferentes tipos de café (cerejas, bóias e verdes) e destes das impurezas residuais pode ser feita por meio de lavadores (lavador portátil, lavador maravilha e lavador mecânico). A limpeza do café pode ainda ser feita por máquinas que utilizam peneiras ou seletores (máquinas de peneiras e ventiladores). Se o café não foi submetido a uma pré-limpeza no campo, antes de ser levado ao separador hidráulico, deve obrigatoriamente passar pelo sistema de peneiras mecânicas localizado a montante do lavador. O restante das impurezas é separado na bica e eliminado por meio de um dispositivo próprio de cada lavador. A abanação manual, conforme Figura 2, é uma operação de baixo rendimento. Nem sempre existe ventilação natural que auxilie na eliminação de folhas, cascas, ramos e frutos chochos. Como dito anteriormente, a contaminação do produto com paus, folhas, terra etc. aumenta a probabilidade de ocorrência de micotoxinas (toxinas produzidas por fungos), aspecto qualitativo ao qual o mercado internacional tem, atualmente, dado grande importância. Independentemente de ser executada por homem ou mulher, a abanação com peneiras é trabalho penoso. Além de requerer resistência física, necessita de muita habilidade para a sua execução e é altamente prejudicial à saúde. As máquinas utilizadas para separar o produto de impurezas ainda no campo facilitam muito o trabalho de colheita manual. A passagem do café colhido por máquinas de ar e peneira antes do sistema de lavagem pode resultar numa sensível redução no consumo de água pelos lavadores e no aumento da eficiência de 5

6 separação desses equipamentos. Com a dificuldade de contratação de mão-de-obra, a tendência natural é a expansão do sistema misto, ou seja, o emprego equilibrado de mão-de-obra e máquinas, principalmente nas regiões de cafeicultura de montanha, que possuem fatores limitantes para a colheita mecanizada. Tendo em vista a necessidade de melhorar o desempenho da colheita, evitar a degradação do solo, reduzir as fontes de contaminação e diminuir a mão-de-obra nas etapas de preparo, desenvolveu-se uma máquina para abanação e separação de frutos de café, que será apresentada detalhadamente neste boletim, cujo objetivo é ensinar ao cafeicultor ou ao pequeno empresário as técnicas de construção de uma pequena máquina de pré-limpeza de café, que deverá ser utilizada na lavoura, logo após a derriça das cerejas, e, ainda, quando da coleta do café de varrição. Trata-se de um equipamento portátil, de baixo custo, fácil de transportar e operar, aqui denominado Abanadora manual para café. 2. A ABANADORA A abanadora manual para café (Figura 3a,b) é um equipamento constituído por um conjunto de duas peneiras oscilantes e uma móvel (opcional), dispostas de forma a separar impurezas maiores (folhas, paus, torrões) do café cereja e de frutos muito pequenos ou mal formados. A vibração das peneiras é obtida por meio do acionamento da manivela e de um conjunto de polias. O carregamento é feito no depósito localizado na parte superior da máquina. Deste reservatório, o material (café + impurezas) passa pela peneira superior, onde são retidas as impurezas maiores (folhas, paus etc.), que são direcionadas para as calhas, situadas nas extremidades das peneiras. O refugo (frutos de pequenas dimensões) pode ser recolhido na peneira (opcional) localizada na parte inferior da máquina. 6

7 (a) (b) Figura 3 - Vistas frontal (a) e lateral (b) da abanadora manual para café. 3.CONSTRUÇÃO DA ABANADORA Neste manual são apresentados todos os detalhes para a construção de mais uma tecnologia adaptada pela Universidade Federal de Viçosa, em parceria com o CBP&D-Café, com o objetivo de melhorar os aspectos referentes ao segmento da pós-colheita e contribuir de forma significativa para a produção de café com qualidade. Vale ressaltar que todos os componentes da abanadora serão descritos de forma detalhada, para que o interessado possa, de maneira rápida e com baixo custo, construir um equipamento útil não apenas para o café, mas para outros tipos de grãos agrícolas. Na Figura 4 são mostrados, em perspectiva, todos os componentes essenciais da abanadora. 7

8 Figura 4 - Vista detalhada dos componentes da abanadora manual para Café. 1- Reservatório de café da roça; 2- Peneira superior (crivos maiores ou de 15 a 20 mm): separação das impurezas, como torrões grandes, pedras, galhos e folhas; 3- Peneira inferior (crivos menores que 5 a 7 mm): separação do café limpo; 4- Polia e manivela para o acionamento das peneiras; 5- Base de sustentação dos componentes da abanadora, construída em metalon de perfil quadrado de 50 mm ou similar Base de sustentação ou chassi (Figura 5). As dimensões e os detalhes para a construção da base da abanadora podem ser observados nas Figuras 6, 7 e 8. 8

9 Figura 5 Base para sustentação ou chassi da abanadora. Materiais: além de polias, manivela, eixos e peneiras, devem ser adquiridos: Cantoneira: cantoneira de 25 x 25 mm; Tubo retangular: metalon de 20 x 30 mm; Tubo quadrado: metalon de 50 x 50 mm; Material para solda elétrica. Figura 6 9

10 Figura 7 Figura 8 10

11 3.2. Peneiras Peneira para impurezas grossas Esta peneira possui como objetivo fazer a separação das impurezas, como: paus, pedras, folhas, torrões e terra do café colhido na roça. Os detalhes e dimensões poderão ser vistos nas Figuras 9 e 10. Materiais: Parafuso: 3/8 ; Barra chata: de 3/16 x 1 ¼ ; Tubo de metalon: quadrado de 70 x 50 Figura 9 11

12 Figura Peneira para impurezas finas Esta peneira possui como objetivo fazer a separação das impurezas mais finas do café vindo direto da roça. Maiores detalhes podem ser observados nas figuras a seguir. Materiais: Tubo: de metalon quadrado de 70 x 50 mm; Figura 11 Chapas perfuradas das peneiras (detalhe). 12

13 Figura Moega Figura 13 13

14 Corte das chapas Figura Detalhe da abertura da moega Figura 15 14

15 Figura Montagem da moega Figura 17 15

16 4. Polia Figura 18 Esticador da correia corte Figura 19 16

17 5. Eixo da manivela Figura 20 Manivela Detalhes Figura 21 17

18 Manivela Detalhes Figura 22 Manivela Detalhes Figura 23 18

19 Figura 24 Figura 25 Figura 26 19

20 6. Teste no campo No Quadro 1 são apresentados os resultados obtidos para a amostra-padrão, com as percentagens das impurezas e de café limpo, além do teor de umidade média das amostras avaliadas. A partir dessa referência, considera-se que a amostra de café está limpa se forem retirados 5,7% de impurezas da massa total da amostra. Os resultados obtidos para a proporção de impurezas retiradas das amostras iniciais nos processos de pré-limpeza (abanadora mecânica) e abanação manual são apresentados no Quadro 2. Observa-se que em ambos os processos foram retiradas menos impurezas que no processo de limpeza manual (padrão). Não houve variação na quantidade de impurezas retiradas entre a abanação manual e a abanação mecânica. Em ambos os processos, a eficiência na limpeza, em relação à quantidade de impurezas removidas, é praticamente a mesma. Quanto à capacidade de pré-limpeza, a abanadora mecânica apresentou valores superiores aos da abanação manual. Esses resultados podem ser observados no Quadro 3. Além da maior capacidade da abanadora mecânica, o esforço requerido pelo operador no protótipo é bem menor que o requerido na abanação manual. Quadro 1 Padronização da amostra de café colhido por derriça ao pano Amostra Café Folhas Refugo Sujeira Total de Teor de Limpeza manual limpo impurezas umidade (b.u.) 100% 94,3% 0,6% 3,1% 2,0% 5,7% 67,03% 20

21 Quadro 2 Proporção média de impurezas nas amostras de café processadas na abanadora mecânica e na abanação manual Teste Amostra Proporção de impurezas Abanadora mecânica 100% 4,3% Abanação manual 100% 4,2% No Quadro 3 pode ser observada a capacidade de prélimpeza da abanadora mecânica e da operação de abanação manual. Analisando esses resultados, percebe-se que a abanadora mecânica é bem mais eficiente que a operação manual, o que torna esse protótipo uma máquina viável na otimização do processo de pré-limpeza do café recém-colhido. Quadro 3 Média de produto limpo (kg) na operação de abanação, por unidade de tempo Teste Capacidade de pré-limpeza (kg/min) Abanadora mecânica 19,90 Abanação manual 4,30 Dados do campo Abanação mecânica Tempo (min) Café limpo Café de derriça no pano 1:68 50 L Café de chão* (varrição) 3:17 50 L *Observação: reservatório= 192L 50 L café limpo abanado Café de chão (varrição) - repasse Tempo (min) Café limpo Sujeira (terra) 59:65 50 L 24 L Observação: café abanado na peneira manual e repassado na abanadora mecânica. 21

22 Abanação manual (peneira) Tempo (min) Café Limpo 21:75 50 L Pode-se observar que a abanadora mecânica apresentou grande eficiência em relação à abanação manual convencional. Fotos de campo Figura 27-Abanadora mecânica sendo utilizada no campo. 22

23 Figura 28- Trabalhadores manuseando a abanadora mecânica no campo Figura 29- Café limpo que foi abanadora pela abanadora mecânica 23