Propriedades físicas dos grãos de café como subsídio em projetos de equipamentos e de silos utilizando a metodologia de Jenike

Abstract

Segundo alguns autores, a maneira mais eficiente de armazenar o café é a de colocá- lo a granel, em silos semi- herméticos, metálicos, de madeira, ou de concreto. Para um dimensionamento correto, seguro e econômico de silos, torna-se indispensável o conhecimento das propriedades físicas e de fluxo dos produtos, pois desempenham importante papel no comportamento de pressões e fluxos em silos. Este trabalho teve como objetivo determinar as propriedades físicas (ângulos e coeficientes de atrito estático e dinâmico com a parede, ângulo de repouso, ângulo de atrito interno, efetivo ângulo de atrito interno e massa específica aparente) dos grãos de café e o comportamento deste produto em função do teor de umidade, do tempo de consolidação e dos diferentes materiais de parede; comparar os resultados das propriedades físicas instantâneas, determinados por equipamentos alternativos, com os do equipamento de Jenike, como também comparar os resultados de massa específica aparente, determinados por este equipamento, com os de uma balança de peso hectolítrico; e determinar a função fluxo dos grãos de café em função do teor de umidade e do tempo de consolidação. Com os resultados obtidos, pôde-se concluir, para ambas variedades de café estudadas, que os coeficientes e ângulos de atrito estático e dinâmico aumentaram linearmente com o incremento do teor de umidade, independentemente do material de parede; não é recomendada a utilização dos equipamentos considerados alternativos para o projeto de silos; os ângulos de atrito interno, de repouso, o efetivo ângulo de atrito interno e a massa específica aparente aumentaram linearmente com o incremento do teor de umidade; os ângulos de atrito interno e efetivo aumentaram com o aumento do teor de umidade e do tempo de consolidação; não é aconselhável a utilização da massa específica aparente determinada na célula de cisalhamento de Jenike; os grãos de café passam de fluxo livre para fluxo fácil com o aumento do teor de umidade e do tempo de consolidação.

According to some authors, the most effective way to store coffee is by putting it in bulk, in semi- hermetic, metallic, wooden or concrete silos. For a proper, safer and economical project of silos, it is essential the knowledge on the physical properties and flow of products, since they play an important role in the calculation of pressures and kinds of flow. It was aimed with this work: to determine the physical properties (angles and coefficients of static and dynamic friction with the wall, the repose angle, the angle of internal friction, the effective angle of internal friction and bulk density) of the coffee grains and the behavior of this product in relation to the moisture content, to the time of consolidation and to the different materials of the wall; to compare the results of instantaneous physical properties determined by alternative equipments with the ones of the Jenike, as well as comparing the results of bulk density determined by this equipment with the ones of a hectolitric weight balance; and to determine the flow function of the coffee grains in relation to the moisture content and the time of consolidation. With the results obtained, it was possible to conclude to both the varieties studied that: the coefficients and angles of static and dynamic friction increase linearly with the increase of the moisture content, independently of the wall material; the use of equipments considered alternative for the project of silos is not recommended; the angles of internal and repose friction, the effective angle of internal friction and the bulk density increase linearly with the increase of the moisture content; the angles of internal and effective friction increase with the increase of the moisture level and the time of consolidation; it is not advisable the use of bulk density determined in the Jenike shear cell; and the flow of grains goes from free flow to easy flow with the increase of the moisture content and the time of consolidation.