XLVI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2017 Hotel Ritz Lagoa da Anta - Maceió - AL 30 de julho a 03 de agosto de 2017

Documentos relacionados
RUDNEY AMARAL SIMULAÇÃO DA SECAGEM DE CAFÉ UTILIZANDO A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL

Pâmella de Carvalho Melo¹, Arlindo Modesto Antunes¹, Paulo Henrique Ribeiro Dias Alves², Jéssica Antônia Andrade Alves³, Ivano Alessandro Devilla 4

CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS FRUTOS DE MAMONA DURANTE A SECAGEM

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS FRUTOS DE MAMONA DURANTE A SECAGEM

Modelagem Matemática da Secagem de Café Natural Beneficiado com Alto Teor de Água

DETERMINAÇÃO E MODELAGEM MATEMÁTICA DA SECAGEM DE ARROZ AROMÁTICO

CINÉTICA DE SECAGEM DE MASSA ALIMENTÍCIA INTEGRAL. Rebeca de L. Dantas 1, Ana Paula T. Rocha 2, Gilmar Trindade 3, Gabriela dos Santos Silva 4

DRYING KINETICS OF NATURAL COFFEE FOR DIFFERENT TEMPERATURES AND LOW RELATIVE HUMIDITY

Modelagem e simulação da secagem de grãos de café

MODELAGEM MATEMÁTICA DA SECAGEM DO CAFÉ (Coffea canephora Pierre) EM TERREIROS DE CONCRETO E HÍBRIDO 1

Modelagem matemática das curvas de secagem de grãos de feijão carioca cultivar brs pontal RESUMO

SECAGEM DE CEVADA (Hordeum vulgare): ANÁLISE DA DIFUSIVIDADE EFETIVA

Propriedades Físicas de Grãos de Feijão Carioca (Phaseolus vulgaris)

SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE SECAGEM OSMO- CONVECTIVA DE BANANA PRATA

SECAGEM DA ABÓBORA (CUCRBITA MOSCHATA, L.) EM SECADOR DE LEITO FIXO

COMPARAÇÃO DE MODELOS FENOMENOLÓGICOS PARA A HIDRATAÇÃO DE GRÃOS DE SOJA

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DE SEMENTE DE FEIJÃO (Phaseolus vulgaris L.) VARIEDADE EMGOPA OURO

Difusividade Efetiva da secagem da pimenta Cumarí do Pará (Capsicum chinense Jacqui)

Isotermas de dessorção de grãos de café com pergaminho

DETERMINAÇÃO DA CURVA DE EQUILÍBRIO HIGROSCÓPICO DO URUCUM

Definição de Secagem. Secagem e Armazenagem de Grãos e Sementes. Importância da Secagem. Aula 05

ESTUDO TEÓRICO DA VARIAÇÃO DO COEFICENTE DE DIFUSÃO EFETIVA COM A CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS FRUTOS DE CAFÉ DURANTE A SECAGEM

DIFUSIVIDADE TÉRMICA DE CINCO VARIEDADES DE CAFÉ CEREJA DESCASCADO 1

MODELAGEM MATEMÁTICA PARA DESCRIÇÃO DA CINÉTICA DE SECAGEM DO FEIJÃO ADZUKI (Vigna angularis)

DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE SECAGEM EM CAMADA DELGADA DE PIMENTA DE CHEIRO (Capsicum chinense) A DIFERENTES TEMPERATURAS

EFICIÊNCIA DA SECAGEM DE CAFÉ (Coffea arabica L.), EM SECADOR DE CAMADA FIXA VERTICAL COM REVOLVIMENTO MECÂNICO

Modelos matemáticos na secagem intermitente de arroz

XLVI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2017 Hotel Ritz Lagoa da Anta - Maceió - AL 30 de julho a 03 de agosto de 2017

CINÉTICA DE SECAGEM DE MATERIAIS GRANULARES POROSOS

INFLUÊNCIA DO TEOR DE UMIDADE NA VELOCIDADE TERMINAL DE GRÃOS DE SORGO E MILHETO

Análise das Condições Climáticas para a Secagem de Grãos de Milho Safra Verão com ar Ambiente nos Municípios de Assis Chateaubriand e Palotina

CINÉTICA DE SECAGEM DAS FOLHAS DE MORINGA OLEÍFERA LAM RESUMO

AVALIAÇÃO DA CINÉTICA DE SECAGEM EM LEITO FIXO E CAMADA FINA DE BAGAÇO DE LARANJA E SEMENTES DE MAMÃO PAPAIA COM MUCILAGEM

CINÉTICA E AJUSTES DE MODELOS MATEMÁTICOS DE SECAGEM DO CAROÇO DE AÇAÍ EM TÚNEL SOLAR VERTICAL

CINÉTICA DA CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS GRÃOS DE DUAS CULTIVARES DE MILHO-PIPOCA DURANTE O PROCESSO DE SECAGEM

ENGENHARIA DE MATERIAIS. Fenômenos de Transporte em Engenharia de Materiais (Transferência de Calor e Massa)

ANÁLISE DA SECAGEM DE PARTÍCULAS DE ALUMINA EM SECADOR DE LEITO VIBROFLUIDIZADO RESUMO

Determinação das Propriedades Físicas de Grãos de Girassol BRS G57.

DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE LEGUMES UTILIZANDO O MÉTODO GRÁFICO DE HEISLER

ANÁLISE ENERGÉTICA DA SECAGEM DE CAFÉ EM SECADORES HORIZONTAL E VERTICAL DE FLUXOS CRUZADOS

CINÉTICA DE SECAGEM DA BORRA DE CAFÉ EM ESTUFA COM CIRCULAÇÃO DE AR

X Congresso Brasileiro de Engenharia Química Iniciação Científica

CINÉTICA DE SECAGEM DE GRÃOS DE MILHO DA CULTIVAR PIONEER P3646

Solução Numérica do Processo de Secagem das Sementes de Canola Baseada em Métodos de Regressão Não-Lineares

ESTUDO DA CINÉTICA DE SECAGEM DO GENGIBRE (Zingiber officinale Roscoe)

MODELAGEM MATEMÁTICA DAS CURVAS DE SECAGEM DA PIMENTA DE CHEIRO

Utilização do sabugo de milho como fonte energética no processo de secagem

CINÉTICA DE SECAGEM DOS GRÃOS DE MILHO

CINÉTICA DE DESIDRATAÇÃO OSMÓTICA DA BANANA PACOVAN EM DIFERENTES TEMPERATURAS RESUMO

DETERMINAÇÃO DO CALOR ISOSTÉRICO DE SORÇÃO E DA ENTROPIA DIFERENCIAL DO CAJÀ EM PÓ MICROENCAPSULADO COM DIFERENTES FORMULAÇÕES RESUMO

VARIAÇÃO DA TEMPERATURA E DO TEOR DE ÁGUA DO CAFÉ EM SECADOR ROTATIVO USANDO LENHA E GLP COMO COMBUSTÍVEIS

Propriedades Físicas de Grãos de Aveia Branca Submetidos ao Processo de Secagem

DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA CINÉTICA DE SECAGEM DO MORANGO.

TÍTULO: COMPARAÇÃO DE MODELOS MATEMÁTICOS PARA DESCRIÇÃO DA CINÉTICA DE SECAGEM DE CASCAS DE CENOURA (DAUCUS CAROTA L.) E BETERRABA (BETA VULGARIS).

PROPRIEDADES TÉRMICAS DOS GRÃOS DE CAFÉ

AVALIAÇÃO TÉRMICA DO PROCESSO DE SECAGEM DE MISTURAS DE GRAVIOLA E LEITE EM SECADOR DE LEITO DE JORRO

ESTUDO DA CINÉTICA E AJUSTES DE MODELOS MATEMÁTICOS AOS DADOS DE SECAGEM DO BARBATIMÃO (Stryphnodendron adstringens)

CINÉTICA DE SECAGEM DA TORTA DE MAMONA

CINÉTICA DE SECAGEM DE RESÍDUOS DE Artocarpus heterophyllus Lam

Eficiência no Processo de Secagem de Sementes em Cooperativa Agroindustrial na Região do Planalto Paranaense

Transferência de Calor

Bolsista PIBIC/CNPq, aluno do curso de graduação de Engenharia Elétrica da UNIJUÍ. 3. Aluno do curso de doutorado em Modelagem Matemática da UNIJUÍ.

AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DA MAMONA (Ricinus communis L.) CULTIVAR PARAGUAÇU

CINÉTICA DA SECAGEM DA SEMENTE DE Moringa oleifera LAM RESUMO

EFEITO DA VELOCIDADE DE COMPRESSÃO E DA PRESENÇA DE PEDÚNCULO NO MÓDULO DE DEFORMIDADE DE FRUTOS DE CAFÉ

Efeito das propriedades variáveis com o tempo em uma barra de um reator nuclear

AVALIAÇÃO DE UM SECADOR COM REVERSÃO DO FLUXO DE AR E COM SISTEMA PNEUMÁTICO DE MOVIMENTAÇÃO DOS GRÃOS

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS GRÃOS DE ARROZ VERMELHO (Oriza sativa L.) Glediston Nepomuceno Costa Júnior 1 ; Ivano Alessandro Devilla 2 RESUMO

Capítulo 5 Validação Numérica. 5 Validação Numérica

SIMULAÇÃO EM CFD DE UM TANQUE DE MISTURA UTILIZANDO DIFERENTES TIPOS DE MALHA

AJUSTE DE CURVA DA VARIAÇÃO DA MASSA DO AGREGADO GRAÚDO (PEDRA BRITA) SUBMERSO NA ÁGUA EM FUNÇÃO DO TEMPO 1. Fernanda Maria Jaskulski 2.

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS DE SEMENTES DE PINHÃO MANSO INTRODUÇÃO

INFLUÊNCIA DA VARIAÇÃO DO VOLUME NA MODELAGEM MATEMÁTICA DA HIDRATAÇÃO DE GRÃOS DE SOJA

PSICROMETRIA PSICROMETRIA PSICRÔMETRO 15/10/2018 PROPRIEDADES DAS MISTURAS AR SECO-VAPOR 1. COMPOSIÇÃO AR ÚMIDO VAPOR D ÁGUA AR SECO.

CINÉTICA DE SECAGEM DE DIFERENTES FRUTAS COMUNS EM FEIRAS ORGÂNICAS

DETERMINAÇÃO DE FUNÇÕES DE TRANSFERÊNCIA DE PROCESSOS QUÍMICOS ATRAVÉS DO MÉTODO DE EVOLUÇÃO DIFERENCIAL UTILIZANDO O SCILAB

CINÉTICA DE SECAGEM DO ESPINAFRE (Tetragonia tetragonoides)

ANÁLISE DA CINÉTICA DE SECAGEM EM CAMADA FINA DO ARROZ VERMELHO EM CASCA RESUMO

PROPRIEDADES FÍSICAS DOS GRÃOS DE QUINOA. Marianna Dias da Costa 1 ; Ivano Alessandro Devilla 2 RESUMO

ANÁLISE DA CINÉTICA DE SECAGEM, CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA E DIFUSÃO LÍQUIDA DA ACEROLA IN NATURA

ADAPTAÇÃO E AVALIAÇÃO DE PROCEDIMENTO SIMPLIFICADO PARA DETERMINAÇÃO DA UMIDADE DO SOLO PARA FINS DE IRRIGAÇÃO DE HORTALIÇAS

RESUMO. Palavras-chave: equilíbrio higroscópico, modelagem matemática, Oryza Sativa.

MODELAGEM DA EVOLUÇÃO DE UMIDADE E VOLÁTEIS DOS GRÃOS DE CAFÉ DURANTE A TORRA 1

ANÁLISE FISIOLÓGICA DE GRÃOS DE CAFÉ SUBMETIDOS A DIFERENTES TIPOS DE PROCESSAMENTO E MÉTODOS DE SECAGEM

MODELAGEM MATEMÁTICA E DIFUSIVIDADE EFETIVA DE FOLHAS DE JAMBU DURANTE A SECAGEM RESUMO

CINÉTICA DE EVAPORAÇÃO DO ÓXIDO DE ZINCO. N. Duarte 1, W.B. Ferraz 2, A.C.S.Sabioni 3. Universidade Federal de Ouro Preto Ouro Preto, Brasil

DETERMINAÇÃO DO ÂNGULO DE REPOUSO DE FERTILIZANTES

Propriedades térmicas de cinco variedades de café cereja descascado 1

Estudo analítico e numérico do espalhamento acústico

DETERMINAÇÃO DO GRAU DE UMIDADE EM SEMENTES. Francisco Guilhien Gomes Junior. Identificação da maturidade fisiológica

AJUSTE DE UM MODELO DE SÉRIES TEMPORAIS PARA PREVISÃO DA TEMPERATURA MÍNIMA DO AR PARA LAVRAS/MG EM 2011

PROPRIEDADES FÍSICAS DE SEMENTES DE FEIJÃO (Phaseolus vulgaris L.) VARIEDADE EMGOPA 201 OURO

USO DE PLANEJAMENTO COMPOSTO CENTRAL NA AVALIAÇÃO DAS VARIÁVEIS TEMPERAURA E CONCENTRAÇÃO DE SOLVENTES NO ESTUDO DA SOLUBILIDADE DA UREIA

Relatório técnico final do projeto Estimativa de Erros de Discretização em Dinâmica dos Fluidos Computacional

CONDUÇÃO DE CALOR APLICADO AO ESTUDO DE CONCEITOS MATEMÁTICOS DO ENSINO MÉDIO. Douglas Gonçalves Moçato*** Luiz Roberto Walesko*** Sumário

POROSIDADE E MASSA ESPECÍFICA DE CINCO VARIEDADES DE CAFÉ CEREJA DESCASCADO 1

2.Objetivos. Equipamentos para limpeza de gases. Câmara de Póscombustão. Reator de Gaseificação. Filtro seco

61 CINÉTICA DA CONTRAÇÃO VOLUMÉTRICA DOS GRÃOS DE DUAS CULTIVARES DE MILHO-PIPOCA DURANTE O PROCESSO DE SECAGEM

Transcrição:

XLVI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2017 Hotel Ritz Lagoa da Anta - Maceió - AL 30 de julho a 03 de agosto de 2017 SIMULAÇÃO DA SECAGEM DE CAFÉ UTILIZANDO A FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL RUDNEY AMARAL 1, EDNILTON T. DE ANDRADE 2, FRANCISCO C. GOMES 3, ISABELA A. LEMOS 4, CAMILA DE A. DIAS 5 1 Eng o Mecânico, Mestrando, Depto Engenharia, UFLA, Lavras - MG. Fone: (35) 991923259, rudneymec@yahoo.com.br. 2 Eng o Agrícola, Prof Doutor, Depto Engenharia,UFLA, Lavras - MG. 3 Eng o Agrícola, Prof Doutor. Depto Engenharia,UFLA, Lavras - MG. 4 Eng a Agrônomo, Mestranda, Depto Engenharia,UFLA, Lavras - MG. 5 Eng a Agrônomo, Mestranda. Depto Engenharia,UFLA, Lavras - MG. Apresentado no XLVI Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola - CONBEA 2017 30 de julho a 03 de agosto de 2017 - Maceió - AL, Brasil RESUMO: A secagem do café é necessária para armazenamento pós-colheita e se destaca por influenciar questões importantes como qualidade. A determinação da distribuição do teor de água no interior de um fruto de café natural durante e ao final do processo de secagem é o objetivo desse trabalho, onde foram realizadas simulações por meio de elementos finitos, utilizando a fluidodinâmica computacional. Foram coletados dados experimentais de teor de água durante a secagem de frutos cereja a qual foi realizada a uma temperatura de 40 C e umidade relativa de 25% e até que os frutos atingissem 0,18 decimal (b.s.) visando a validação do modelo. Foram ajustados aos dados coletados dez modelos matemáticos de secagem. O modelo Exponencial de Dois Termos foi o que melhor se ajustou aos dados. Os resultados das simulações em fluidodinâmica computacional foram ajustados aos resultados da secagem experimental, obtendo um ajuste satisfatório. O coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) foi ajustado ao modelo obtendo-se o valor de 2,87 x 10-11 m 2 s -1. Ao final da secagem, o modelo apresentou 57,1% da área de projeção do fruto de café com teor de água abaixo de 0,18 decimal (b.s.). Desta forma, o modelo pode ser utilizado para outras aplicações. PALAVRAS-CHAVE: Teor de água. Distribuição. Elementos Finitos. SIMULATION OF COFFEE DRYING USING COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS ABSTRACT: Coffee drying is necessary for post-harvest storage and is notable for influencing important issues such as quality. The determination of the moisture content distribution within a natural coffee fruit during and at the end of the drying process is the objective of this work, where finite element simulations were performed using computational fluid dynamics. Experimental drying data of the cherry fruits were collected at a temperature of 40 C and relative humidity of 25% and until the fruits reached 0.18 decimal (d.b.) to compare the results of the experiment with the results of the simulations. Ten mathematic drying models were adjusted to the data collected. The Two-Phase Exponential model was better fitted to the data. The results of the simulations were adjusted to the results of the experimental drying, obtaining a satisfactory adjustment. The coefficient of effective diffusivity (Deff) was adjusted to the model in the value of 2.87 x 10-11 m 2 s -1. At the end of drying, the model presented 57.1% of the projection area of the coffee fruit with moisture content below 0.18 decimal (d.b.). In this way, the model can be used for other applications.

KEYWORDS: Moisture content. Distribution. Natural Coffee. Finit Elements. Diffusion. INTRODUÇÃO No Brasil, na produção de grãos se destaca a produção de café com 5,9% da receita total de exportações do agronegócio brasileiro, segundo o Informe Estatístico do Café (2016). A secagem de grãos é necessária para armazenagem pós-colheita e se destaca por interferir na qualidade dos grãos e na sua armazenabilidade. O café deve ser secado com temperatura de 40 C para a operação não afetar o aroma e sabor da bebida (BORÉM, 2008). Ribeiro et al. (2003) variaram o fluxo de ar em café cereja descascado e perceberam que, independente da variação da temperatura o aumento do fluxo de ar tem efeito somente na primeira hora de secagem e não influencia a qualidade da bebida. Alves et al., (2013), concluíram que o aumento da temperatura provoca aumento no coeficiente de difusividade efetivo assim como na taxa de secagem e reduz o tempo de secagem para baixa umidade. Observaram que o coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) de água para café natural varia entre 1,908 e 3,721 x 10-11 m 2 s -1. Nilnont et al., (2012) modelaram a secagem do café em pergaminho via elementos finitos e obtiveram valores médios do coeficiente de difusão líquida do grão de café e do pergaminho, que são respectivamente de 7,173 x 10-10 e 6,737 x 10-13 m 2 s -1. O objetivo desse trabalho foi determinar a distribuição do teor de água no interior de um fruto de café natural durante e ao final da secagem e implementar um modelo pela fluidodinâmica computacional para descrever a difusão líquida nos frutos. Esse modelo possibilita analisar a taxa de difusão líquida nos frutos de café durante a secagem. MATERIAL E MÉTODOS Foram utilizados frutos de café maduros ou cereja (Coffea arabica L. cv. Catuai Vermelho ). A colheita foi manual. Foram removidos os frutos com menor massa específica (secos, chochos, etc).os frutos apresentaram teor de água médio de 2,11 decimal (b.s.) no início da secagem. Antes da secagem foram medidas as dimensões (mostradas na tabela 1) dos frutos de café de 10 amostras com paquímetro digital de resolução 0,01 mm. Tabela 1. Dimensões medidas de frutos de café naturais. Dimensions measured of fruits of natural coffees. Eixo Dimensão (mm) Dimensão usada (mm) Comprimento (a) 13,827 6,913 Largura (b) 11,467 5,734 Espessura (c) 9,898 4,948 As amostras foram pesadas em balança digital com precisão de 0,01 g. Foi calculada a massa específica real média dos frutos durante o processo de secagem. O sistema para a secagem das amostras foi composto por unidade de condicionamento de ar acoplada a um secador de camada fixa (Figura 01).

O sistema de condicionamento de ar de laboratório (SCAL) foi utilizado para controlar as características do ar de secagem conforme modelo proposto por Fortes et al. (2006). Quatro bandejas removíveis com fundo perfurado, de seção quadrada, com dois lados iguais a 0,3 m e profundidade de 0,1 m, localizadas sobre um plenum para uniformização do fluxo de ar eram constituintes do secador. FIGURA 1. Sistema utilizado na secagem mecânica O procedimento foi iniciado com o preenchimento das bandejas. A cada hora de secagem as bandejas eram retiradas do secador e pesadas em uma balança analítica com resolução de 0,01 g. Esse procedimento se repetiu até que os frutos chegassem a 0,18 decimal (b.s.) utilizando o método padrão de estufa (BRASIL, 2009) para determinar o teor de água dos frutos. O tempo total de secagem foi de 109 horas. As variáveis de fluxo do ar de secagem foram mantidas constantes, a temperatura foi de 40 C, a umidade relativa de 25 %(b.u.) e a velocidade de 0,33 m s -1 para um fluxo de 20 m 3 min -1 m -2. O teor de água de equilíbrio dos frutos foi calculado utilizando modelo proposto por Afonso Júnior (2001) citado por Borém (2008) para frutos cereja (Equação 01). U e =(2,0222+(0,0288T)-(18,7397 UR -2,1385 (01) em que; U e é o teor de água de equilíbrio (b.s.); T é a temperatura do ar de secagem ( C), e UR é a umidade relativa do ar de secagem (decimal). A razão de umidade foi calculada com o ajuste da segunda lei de Fick aos dados observados utilizando o software STATISTICA 5.0 (Statsoft, Tulsa, USA). Onze modelos matemáticos já consagrados na literatura utilizados para predição de secagem foram ajustados aos dados experimentais. A escolha do melhor modelo baseou-se nos parâmetros estatísticos: desvio padrão da estimativa (SE), erro médio relativo (P), coeficiente de determinação (R 2 ) e o qui-quadrado (. A Fluidodinâmica Computacional é uma técnica usada para avaliação de fenômenos físicos por meio do método de elementos finitos (SCHNEIDER; MALISKA, 2000). De acordo com Crank (1975) há uma analogia entre condução de calor e difusão líquida que foi utilizada para desenvolver a simulação da secagem de café com o software ANSYS ED TM (versão 9.0) por meio da programação em linguagem APDL (Ansys Parametric Design Language). A tabela 2 mostra esta analogia.

Tabela 2. Analogia entre a difusão líquida e a condução de calor. Analogy between liquid diffusion and heat conduction. DIFUSÃO LÍQUIDA Ocorre por movimentos aleatórios CONDUÇÃO DE CALOR Ocorre por movimentos aleatórios Fick 1855 Fourier 1822 D é o coeficiente de difusão K é a condutividade térmica C é a concentração da substância é a temperatura F é o fluxo difusivo e/ou fluxo de calor Foi escolhida uma geometria conforme mostra a Figura 2, considerando uma simetria de eixo do fruto de café. Foram utilizados os valores de a e b, respectivamente, 6,9132 x 10-3 m e 5,7347 x 10-3 m conforme tabela 1. FIGURA 2. Representação de um fruto de café como um esferóide oblato Foi escolhido o elemento PLANE77 (Figura 03) que é um elemento bidimensional, quadrangular com oito nós aplicável a análises térmicas bidimensionais Ansys (2011) para formar a malha computacional. A malha foi regular e contou com 507 elementos e 1600 nós (Figura 03). FIGURA 3. Elemento PLANE77

FIGURA 4. Representação da malha de elementos obtida no modelo. O coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) utilizado na simulação foi ajustado aos dados reais para representar os dados experimentais. O tempo de secagem dos frutos no modelo foi 109 horas (igual ao experimento). A condição inicial foi aplicar a todos os pontos nodais da malha a mesma concentração de teor de água. Para tanto foi calculada a concentração de teor de água(produto entre o teor de água dos frutos em base seca e a massa específica dos frutos.) inicial igual a 861,55 kg(h 2 O).m -3. Esta condição inicial corresponde a teor de água de 2,11 decimal (b.s.). Para o valor da massa específica foi considerado a média da variação da mesma no tempo, sendo obtido o valor de 1305 kg m -3. Foi considerada a parte de matéria seca dessa massa específica para utilização na modelagem (408,3 kg m -3 ). Foi aplicada a concentração de teor de água de equilíbrio (produto entre o teor de água de equilíbrio dos frutos de café e sua massa específica) na superfície externa do fruto. no valor calculado de 34,53 kg(h 2 O).m -3. Foi desenvolvido o programa-fonte, a partir do banco de comandos disponíveis na biblioteca do software Ansys, aplicando as condições iniciais e de contorno calculadas. Para avaliar a eficiência do modelo desenvolvido para a difusão líquida dos frutos de café, os resultados deste foram comparados aos resultados obtidos experimentalmente. A curva de razão de umidade para os dois casos foi comparada. Foi calculado o erro médio relativo (P) pela equação 16 das curvas de secagem obtidas pelo modelo. RESULTADOS E DISCUSSÃO A massa média dos frutos medida foi de 1,52g e a massa específica real dos frutos antes da secagem foi de 1540,69 kg m -3, ao final da secagem, foi de 918,84 kg m - 3 e a média durante a secagem de 1305 kg m -3. O raio equivalente inicial das amostras foi de 6,18 x 10-3 m e o teor de água de equilíbrio (U e ) foi de 8,458 x 10-2 decimal (b.s.). Na Figura 05 é colocada a comparação dos valores simulados e os valores experimentais para a variação da razão de umidade (RU) em função do tempo pelo modelo Exponencial de Dois Termos que melhor se ajustou aos dados experimentais. Na tabela 3 são apresentados os valores de coeficiente de determinação (R 2 ), erro médio relativo (P), erro médio estimado (SE), qui-quadrado ( ) e as constantes do modelo Exponencial de Dois Termos que apresentou valores satisfatórios dos erros médios relativo e estimado assim como um elevado coeficiente de determinação (R 2 ). Valores de erro médio relativo abaixo de 10% significa um bom ajuste de dados para a secagem segundo Madamba et al. (1996) confirmado por Mohapatra e Rao (2005).

O coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) foi calculado em 1,86 x 10-11 m 2 s -1. Esse resultado é corroborado por Alves et al. (2013) que encontraram uma variação desse coeficiente entre 1,908 e 3,721 x 10-11 m 2 s -1. O valor obtido pelo modelo para o coeficiente de difusão líquida (D eff ) que melhor se ajustou aos dados experimentais foi de 2,87 x 10-11 m 2 s -1. Esse valor está de acordo com os resultados apresentados no trabalho de Isquierdo (2011) que estudou a cinética de secagem para cafés naturais em diferentes temperaturas e umidades relativas do ar de secagem e concluiu que o coeficiente de difusão líquida varia entre 1,460 x 10-11 a 3,993 x 10-11 m 2 s -1. Também apresenta conformidade com o resultado obtido por Alves et al. (2013) que obtiveram o coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) de água nos frutos do cafeeiro variando entre 1,908 x 10-11 e 3,721 x 10-11 m 2 s -1. O valor obtido computacionalmente para o coeficiente de difusividade efetivo (D eff ) é um valor médio, visto que, não foram considerados os componentes de um fruto de café como, pergaminho por exemplo. Na realidade cada componente apresenta um coeficiente de difusão líquida (D eff ) específico. FIGURA 5. Valores de razão de umidade experimental e simulado pelo modelo Exponencial de Dois Termos para a secagem de frutos de café em função do tempo (h). Tabela 3. Coeficiente de determinação (R 2, %), erro médio relativo (P, %), erro médio estimado (SE), Qui-quadrado ( ²) e as constantes do modelo Exponencial de Dois Termos. Coefficient of determination, relative mean error, estimated mean error, chisquare and the constants of the Exponential Two Terms model. Temperatura Parâmetros Estatísticos Constantes do modelo P SE R² a b k 40 C 0,0004 0,73 0,022 99,99 30,467 0,9789-0,0302 A distribuição do teor de água no interior dos frutos de café ao final do processo é mostrada na Figura 6.

Figura 6 - Distribuição de concentração de teor de água [kg(h 2 O) m -3 ] resultante da simulação da secagem dos frutos de café FIGURA 7. Representação dos pontos nodais envolvidos em cada área no eixo X Na tabela 04 observa-se o percentual de cada área da Figura 07. Percebe-se que a área 1 (mostrada em azul) é a maior e a que mais perdeu água. Uma faixa composta pela soma das áreas 1, 2, 3 e 4 equivale a 57,1% da área total de projeção de um fruto de café. Na tabela 04 observam-se os valores de concentração de teor de água em cada área. Nas áreas de 1 a 4, a maior concentração de teor de água é de 0,18 decimal (b.s.). Tabela 4. Distribuição do teor de água em diferentes áreas do centro até a extremidade do fruto de café depois de secado. Distribution of the moisture content in different áreas from the Center to the end of the coffee fruit after drying. N Área (m 2 ) Equivalência (%) Concentração de água (kg(h 2 O) m -3 ) 1 2,09E-05 16,4 34,54 44,42 0,08 0,11 2 1,75E-05 13,7 44,42 54.30 0,11 0,13 3 1,67E-05 13,1 54,30 64,18 0,13 0,16 4 1,77E-05 13,9 64,18 74,06 0,16 0,18 5 1,21E-05 9,5 74,06 83,94 0,18 0,21 6 1,19E-05 9,4 83,94 93,82 0,21 0,23 7 1,12E-05 8,8 93,82 103,70 0,23 0,25 8 9,65E-06 7,6 103,70 113,58 0,25 0,28 9 9,72E-06 7,6 113,58 123,46 0,28 0,30 Teor de água decimal (b.s.) A Figura 08 apresenta a evolução da difusão líquida nos frutos de café ao longo do tempo de secagem e se observa que a difusão líquida é cada vez mais lenta ao longo do tempo gerando maiores dificuldades de retirada da água do fruto, aumentando os riscos de perdas de qualidade do produto. Isso confere com vários trabalhos já descritos na literatura, como o de

Saath et al. (2010). FIGURA 8. Visualização do campo de teor de água para 24 e 96 horas de secagem. Na Figura 09 são apresentadas as curvas de secagem para alguns pontos nodais da malha. A linha que representa a curva do ponto nodal 08 que está a 0,12 x 10-2 m do centro do fruto é muito diferente da curva de secagem do ponto nodal 48 que está a 0, 54 x 10-2 m do centro do fruto. Percebe-se que no centro do fruto o teor de água é mais alto. FIGURA 9. Curvas de secagem para alguns nós escolhidos sobre o eixo X da geometria Na Figura 10 são apresentados os valores de razão de umidade para os dados experimentais comparados com dados simulados em função do tempo. Observa-se que a simulação representa adequadamente o fenômeno de secagem do fruto de café. O ajuste dos dados experimentais aos simulados foi satisfatório, portanto, o modelo pode ser utilizado para outras aplicações que necessitem representar tal fenômeno. O erro médio relativo (P) foi de 1,8%, sendo considerado satisfatório.

FIGURA 10. Valores de razão de umidade para os dados experimentais comparados com dados simulados. CONCLUSÕES Em função dos resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir que: - O modelo desenvolvido computacionalmente pela técnica da fluidodinâmica computacional para secagem de frutos de café natural se ajustou satisfatoriamente aos dados experimentais com erro médio relativo de 1,8%. - Para temperatura do ar de secagem de 40 C e umidade relativa de 25%, ao final da secagem, 57,1% da área de projeção do fruto de café natural possui teor de água abaixo de 0,18 decimal (b.s.). - O coeficiente de difusão líquida encontrado pelo modelo foi de 2,87 x 10-11 m 2 s -1. REFERÊNCIAS AFONSO JUNIOR, P. C. Aspectos físicos, fisiológicos e de qualidade do café emfunção da secagem e do armazenamento. 2001. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola) Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, 2001. ALVES, G. E.; ISQUIERDO, E. P.; BORÉM, F.M.; SIQUEIRA, V. C.; OLIVEIRA, P. D.; ANDRADE, E. T. Cinética de secagem de café natural para diferentes temperaturas e baixa umidade relativa. Coffee Science, Lavras, v.8, n.2, p.238-247, abr./jun. 2013 ANSYS 14.2: manual ansys. Ontario, 2008. Software. BORÉM, F. M.Pós-colheita do café. Lavras : Ed. Ufla. 2008 BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Regras para Análise de Sementes. Brasília, 2009. 399p. CRANK, J.The mathematics of diffusion. Clarendon Press. Oxford, 1975. FILHO, L. C. C.; ANDRADE, E. T.; MARTINAZZO, A. P.; D ANDREA, M. E.; SOUSA, F. A.; FIGUEIRA, V. G. Cinética de secagem, contração volumétrica e análise da difusão líquida do figo (FicuscaricaL). R. Bras. Eng. Agríc. Ambiental, v.19, n.8, p.797 802, 2015. FORTES, M et al. Modelagem de um condicionador de ar de alta precisão para uso em processamento agrícola. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.26, n.2, p. 578-589, maio/agosto 2006. ISQUIERDO, E. P.; BORÉM, F. M.; ANDRADE, E. T. ; CORRÊA, J. L. G. ; OLIVEIRA, P.

D. ; ALVES, G. E. Drying Kinetics and quality of natural coffee. American Society of Agricultural and Biological Engineers. Transactions, v. 56, p. 1003-1010, 2013. Informe Estatístico do Café. Outubro 2016. Disponível em: http://www.consorciopesquisacafe.com.br/index.php/imprensa/noticias/420- aprespdfviiispcb#a. Acesso em 01 dez. 2016. Madamba, P.S.; Driscoll, R.H.; Buckle, K.A. Thin layer drying characteristics of garlic slices. Journal of Food Engineering, v. 29, p. 75 97, 1996. Mohapatra, D.; Rao, P.S. A thin layer drying model of parboiled wheat. Journal of Food Engineering, London, v.66, n.4, p.513-18, 2005. Nilnont, W ET AL. Finite element simulation for coffee (Coffeaarabica) drying. Food and bioproducts processing 90 (2012) 341 350 RIBEIRO, D. M. et al. Taxa de redução de água do café cereja descascado em função da temperatura da massa, fluxo de ar e período de pré-secagem. Revista Brasileira de Armazenamento, Viçosa, v. 28, n. 7, p. 94-107, 2003. Especial. Saath, R.; BORÉM, F. M.; ALVES, E.; TAVEIRA, J. H. da S.; MEDICE, R.; CORADI, P. C. Microscopiaeletrônicadevarreduradoendospermadecafé (CoffeaarabicaL.) durante o processodesecagem. CiênciaeAgrotecnologia, Lavras, v. 34, n. 1, p. 196-203, jan./fev., 2010 SCHNEIDER,F. A.; MALISKA,C. R.. Uma formulação em volumes finitos usando malhas não-estruturadas. VIII ENCIT Encontro Nacional de Ciências Térmicas, CD Romedition,2000.http://www.sinmec.ufsc.br/sinmec/site/iframe/pubicacoes/artigos/novos_00 s/2000_unstructured_and_hybrid_grids.pdf.