Estudo comparativo da carbonização de resíduos agrícolas e florestais visando à substituição da lenha no processo de secagem de grãos de café

Este trabalho visou a comparar o potencial energético de resíduos produzidos no beneficiamento de grãos de café (Coffea canephora var. Conilon) e no processo de fresamento da madeira, sugerindo seu uso em substituição ao da lenha de eucalipto, no processo de secagem de grãos de café. O uso destes resíduos agrícola e florestal pode contribuir para a redução de problemas ambientais relacionados com a contaminação do solo, ar e água, devidos a seu descarte inadequado, e para reduzir os custos de produção e, ou, beneficiamento do café. Os subprodutos da destilação seca e o carvão vegetal dessas matérias-primas foram quantificados e comparados. De acordo com os resultados, pôde-se verificar que os resíduos de casca de café proporcionaram uma boa produção de carvão vegetal, visto que seu rendimento gravimétrico em carvão foi estatisticamente superior ao da lenha. Considerando a produtividade e qualidade do carvão vegetal, o melhor resultado foi obtido pela carbonização da casca de café nas temperaturas de 350 ºC a 550 ºC e dos resíduos da fresa de madeira a 550 °C, principalmente, graças aos rendimentos médios em carbono fixo, que, nesses casos, superaram aqueles apresentados pelos carvões derivados de lenha do eucalipto. Em se tratando do poder calorífico superior, verificou-se que os resíduos da fresa de madeira e os resíduos de casca de café poderão ser utilizados para secagem de grãos de café, visto que apresentaram valores de poder calorífico superior (PCS) muito próximo aos de lenha de eucalipto. Graças aos bons rendimentos gravimétricos e rendimentos em carbono fixo, os carvões vegetais derivados dos resíduos produzidos no beneficiamento de grãos de café e no processo de fresamento da madeira apresentaram potencial considerável para serem utilizados como insumo energético.

Secagem de grãos de girassol em leito fixo e em leito de jorro

This work studies two methods for drying sunflower grains grown in the western region of Rio Grande do Norte, in the premises of the Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte - IFRN - Campus Apodi. This initiative was made because of the harvested grain during the harvest, being stored in sheds without any control of temperature, humidity etc. Therewith, many physical, chemical and physiological characteristics are compromised and grains lose much quality for oil production as their germination power. Taking into account that most of the stored grain is used for replanting, the studied methods include drying of grains in a thin layer using an oven with air circulation (fixed bed) and drying in a spouted bed. It was studied the drying of grains in natura, i.e., newly harvested. The fixed bed drying was carried out at temperatures of 40, 50, 60 and 70°C. Experiments in spouted bed were performed based on an experimental design, 2² + 3, with three replications at the central point, where the independent variables were grains load (1500, 2000 and 2500 g) and the temperature of the inlet air (70, 80, and 90 °C), obtaining the drying and desorption equilibrium isotherms. Previously, the characteristic curves of the bed were obtained. Both in the fixed bed as in the spouted bed, drying and desorption curves were obtained by weighing the grains throughout the experiments and measurements of water activity, respectively. The grains drying in the spouted bed showed good results with significant reduction of processing time. The models of FICK and PAGE were fitted to the experimental data, models which will represent the drying of grains both in the fixed bed as in the spouted bed. The desorption curves showed no influence of the processing temperature in the hygroscopic characteristics of the grains. The models of GAB, OSWIN and LUIKOV could well represent the desorption isotherms

Sistema pneumático de secagem de grãos com gerenciamento termodinâmico do processo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Modelagem dos processos envolvidos nos sistemas de secagem e armazenamento de grãos

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

Perda de matéria seca em grãos de milho submetidos a sistemas de secagem natural e artificial

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Efeito do sistema de secagem de crambe (Crambe abyssinica Hochst) na qualidade dos grãos e do óleo para produção de biodiesel

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Perda de matéria seca em grãos de milho submetidos a sistemas de secagem natural e artificial.

The permanence of the corn grain in the field, after physiological maturity, is an important cause of crop losses, both in quantitative and qualitative aspect. By ceasing the supply of assimilated substances to grains, due to physiological maturity, the synthesis reactions are overcome by breathing, responsible for the maintenance of the living tissues of the grains, which occur at the expense of reserves accumulated during grain formation. In addition, there are losses from fungus and insects attack due to adverse weather conditions. Technological advances in recent decades, the develop of grain dryers with different capacities and efficiencies, has led to the early withdrawal of the product from the field, still damp, reducing spoilage. Moreover, the use of artificial drying systems can represent a significant cost to the producer. Thus, the present work aimed to study the effect of natural and artificial methods of drying on maize dry matter losses, for Botucatu, city of Sao Paulo state, Brazil. The cornfield production was conducted at the Experimental Farm “Lageado” and the experimental treatments were conducted in the Laboratory of Agricultural Products Processing, in the Department of Rural Engineering, where the drying systems were tested. The treatments were: shade (control), artificial with heated air, artificial unheated air and, drying attached to the plant. The following analyzes for quality monitoring were performed: weight test, thousand-grain weight test and, grain dry weight. The results showed significant loss in quality of drying beans attached to the plant, by assessing the dry matter loss and by the variation of the grain weight. The weight test showed that the worst performance was the artificial with heated air treatment. We used mathematical modeling techniques to describe the dry matter loss and adjusted the mathematical model to the experimental data analyzed. From the experimental data obtained during drying the grain attached to the plant, it was still possible to fit a regression model that estimates the loss of grain dry matter under the climate from Botucatu during the 2011/2012 harvest period.

Estimativa das propriedades térmicas efetivas de grãos em um secador de leito fixo

A secagem de grãos em leito fixo é um processo complexo, ocorrendo simultaneamente a transferência de calor e de massa, dificultando a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos, pois estes podem sofrer variações significativas no decorrer da secagem em função de alterações no teor de umidade. Neste trabalho, este problema foi contornado estimando-se os parâmetros térmicos efetivos no final da secagem, quando o teor de umidade dos grãos que compõem o leito alcança valores de equilíbrio, deixando de existir a transferência de massa, persistindo apenas a transferência de calor em regime permanente. Nestas condições, o leito possui um teor de umidade constante e a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos pode ser efetuada a partir do ajuste de um modelo pseudo-homogêneo bidimensional estático à várias medidas de temperatura no leito de grãos no final da secagem. Os resultados indicam que a estratégia utilizada para estimativa da condutividade térmica efetiva radial e do coeficiente efetivo de transferência de calor parede-leito foi adequada. Além do que, constatou-se que dentre os grãos estudados - soja, feijão, milho e trigo - a soja apresenta os menores valores de condutividade efetiva radial, enquanto o trigo apresenta o maior valor do coeficiente de transferência de calor parede-leito.

Demanda energética nas operações mecanizadas na silagem de milho no sistema de "silo bag"

Foi avaliado o consumo energético das operações mecanizadas envolvidas na produção de silagem de planta inteira e silagem de "grão úmido" de milho, tendo como referência o processamento seco desse cereal. O ensaio foi conduzido na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas, e nas instalações da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia - UNESP, localizada no município de Botucatu - SP. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas no tempo (três épocas de colheita: silagem de planta inteira, silagem de "grão úmido" e colheita de grãos secos), com 10 repetições. As análises estatísticas foram realizadas por meio do programa ESTAT, pelo teste de média de Tukey, a 5% de probabilidade. A silagem de planta inteira teve o maior consumo de combustível por área. A secagem dos grãos de 15,5% para 13% foi responsável por 87% do gasto de energia por área. A silagem de "grão úmido" demandou o menor uso de energia por área nas operações mecanizadas.

Demanda energética nas operações mecanizadas na silagem de milho no sistema de silo bag

Foi avaliado o consumo energético das operações mecanizadas envolvidas na produção de silagem de planta inteira e silagem de grão úmido de milho, tendo como referência o processamento seco desse cereal. O ensaio foi conduzido na Fazenda Experimental Lageado, pertencente à Faculdade de Ciências Agronômicas, e nas instalações da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia - UNESP, localizada no município de Botucatu - SP. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com parcelas subdivididas no tempo (três épocas de colheita: silagem de planta inteira, silagem de grão úmido e colheita de grãos secos), com 10 repetições. As análises estatísticas foram realizadas por meio do programa ESTAT, pelo teste de média de Tukey, a 5% de probabilidade. A silagem de planta inteira teve o maior consumo de combustível por área. A secagem dos grãos de 15,5% para 13% foi responsável por 87% do gasto de energia por área. A silagem de grão úmido demandou o menor uso de energia por área nas operações mecanizadas.

Estudo da reidratação do feijão verde (Vigna unguiculata L. Walp) desidratado por micro-ondas com e sem pré-tratamento osmótico

The green bean has organoleptic and nutritional characteristics that make it an important food source in tropical regions such as the Northeast of Brazil. It is a cheap source of protein and important for nutrition of rural population contributing significantly in subsistence farming of the families from Brazil s northeast. It is consumed in entire region and together with the dry meat and other products composes the menu of typical restaurants, being characterized as an important product for economy of Northeast. The green bean is consumed freshly harvested and has short cycle, being characterized as a very perishable food, which hampers your market. The drying method is an alternative to increase the lifetime and provide a reduction volume of this product making easier your transportation and storage. However is necessary to search ways of drying which keep the product quality not only from the nutritional standpoint but also organoleptic. Some characteristics may change with the drying process such as the coloring, the rehydration capacity and the grains cooking time. The decrease of drying time or of exposure of the grains to high temperature minimizes the effects related with the product quality loss. Among the techniques used to reduce the drying time and improve some characteristics of the product, stands out the osmotic dehydration, widely used in combined processes such as the pretreatment in drying food. Currently the use of the microwaves has been considered an alternative for drying food. The microwave energy generates heat inside of materials processed and the heating is practically instantaneous, resulting in shorter processing times and product quality higher to that obtained by conventional methods. Considering the importance of the green beans for the Northeast region, the wastefulness of production due to seasonality of the crop and your high perishability, the proposal of this thesis is the study of drying grain by microwaves with and without osmotic pretreatment, focusing on the search of conditions of processes which favor the rehydration of the product preserving your organoleptic characteristics. Based on the analysis of the results of osmotic dehydration and dielectric properties was defined the operating condition to be used in pretreatment of the green bean, with osmotic concentration in saline solution containing 12,5% of sodium chloride, at 40°C for 20 minutes. The drying of green bean by microwave was performed with and without osmotic pretreatment on the optimized condition. The osmotic predehydration favored the additional drying, reducing the process time. The rehydration of dehydrated green bean with and without osmotic pretreatment was accomplished in different temperature conditions and immersion time according to a factorial design 22, with 3 repetitions at the central point. According to results the better condition was obtained with the osmotically pretreated bean and rehydrated at a temperature of 60°C for 90 minutes. Sensory analysis was performed comparing the sample of the green bean in natura and rehydrated in optimized conditions, with and without osmotic pretreatment. All samples showed a good acceptance rate regarding the analyzed attributes (appearance, texture, color, odor and taste), with all values above 70%. Is possible conclude that the drying of green bean by microwave with osmotic pretreatment is feasible both in respect to technical aspects and rehydration rates and sensory quality of the product

Demanda energética no processo de ensilagem de milho

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise da variação das propriedades físicas dos grãos de soja durante o processo de secagem

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de se avaliar o efeito da secagem nas propriedades físicas dos grãos de soja, e analisar as diferentes metodologias de determinação da massa específica aparente e da massa específica real. Além disso, avaliaramse a contração volumétrica dos grãos de soja durante a secagem e, ajustes de diferentes modelos matemáticos aos valores experimentais das propriedades analisadas, em função do teor de água. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que a redução do teor de água provoca diminuição linear da porosidade na faixa entre 0,31 e 0,15 (b.s.) e aumento das massas específicas aparente e real. Além disso, os resultados obtidos para massa específica real e aparente, pelo método de determinação com base nos constituintes dos grãos de soja, apresentaram-se inferiores aos valores experimentais. Os modelos de BALA & WOODS [2] adaptado, RAHMAN, linear e exponencial são apropriados para descrição da contração volumétrica da massa de grãos de soja, enquanto o modelo de BALA & WOODS [2] adaptado é o mais apropriado para descrição da contração volumétrica unitária da soja.

Estudo da difusão de umidade em grãos de trigo durante a secagem

O objetivo do presente trabalho foi ajustar o modelo da difusão líquida às curvas de secagem do trigo considerando a contração volumétrica do grão e determinar os coeficientes de difusão para diversas condições controladas de temperatura e umidade relativa. Foram utilizados grãos de trigo, com teor de água inicial de 0,32 b.s. A secagem do produto foi realizada para diferentes condições controladas de temperatura, entre 25 e 55 °C, e umidade relativa de 55 ± 1%. A contração volumétrica do grão foi determinada pela relação entre o volume para cada teor de água e o volume inicial. Com base nos resultados obtidos, conclui-se que o modelo da difusão líquida representa satisfatoriamente a cinética de secagem do trigo para as diversas condições de ar experimentadas, não tendo sido considerado o efeito da contração volumétrica dos grãos. O coeficiente de difusão aumenta com a elevação da temperatura do ar, apresentando valores de 8,6775 x 10-11 e 42,8743 x 10-11 m².s-1 para a faixa de temperatura estudada e considerando a contração volumétrica. A relação entre o coeficiente de difusão e a temperatura pode ser descrita pela expressão de Arrhenius, que apresenta uma energia de ativação para a difusão líquida nos grãos de trigo de 42,00 kJ.mol-1.