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UNIOESTE
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ
CAMPUS DE MARECHAL CÂNDIDO RONDON
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA
NÍVEL MESTRADO
LUCIANI FATIMA LOPES DIAS
AVALIAÇÃO DE ALGUMAS PROPRIEDADES FÍSICAS DE GRÃOS
DE CAFÉ (Coffea arabica) ORGÂNICO E CONVENCIONAL
MARECHAL CÂNDIDO RONDON
NOVEMBRO 2007
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LUCIANI FATIMA LOPES DIAS
AVALIAÇÃO DE ALGUMAS PROPRIEDADES FÍSICAS DE GRÃOS
DE CAFÉ (
Coffea arabica)
ORGÂNICO E CONVENCIONAL
Dissertação apresentada à Universidade Estadual do
Oeste do Paraná, como parte das exigências do Programa
de Pós-Graduação em Agronomia - Nível Mestrado, para
obtenção do título de Mestre.
ORIENTADOR: PROF. DR. ALESSANDO TORRES
CAMPOS
CO-ORIENTADOR: PROF. DR. ELCIO SILVERIO
KLOSOWSKI
MARECHAL CÂNDIDO RONDON
NOVEMBRO/2007
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À Deus, por ter me dado forças nos momentos mais difíceis e aquele sem o qual
nada faz sentido.
À minha família pelo apoio e incentivo.
Ao meu namorado Yuri, pelo seu carinho ajuda e sobretudo pela tolerância.
Dedico
AGRADECIMENTOS
À UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ – UNIOESTE,
Campus de Marechal Cândido Rondon, em especial à coordenação do Curso de
Pós-graduação em Agronomia, pela oportunidade que me foi dada para realizar o
curso
Ao orientador, Professor Dr. Alessandro Torres Campos, por seu empenho,
sabedoria e dedicação, que tornou possível a realização deste trabalho.
Ao co-orientador, Professor Elcio Silvério Klosowski, pela essencial
colaboração.
À equipe da EMATER da cidade de Jesuítas pelo auxílio na obtenção das
amostras de café.
A banca pelo auxilio e disposição.
Aos colegas de turma pelo companheirismo.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO......................................................................................................10
2 REVISÃO DE LITERATURA.................................................................................13
2.1 CARACTERÍSTICAS BOTÂNICAS.......................................................................13
2.2 CAFÉS ESPECIAIS – CAFÉ ORGÂNICO..............................................................15
2.3 PROPRIEDADES FÍSICAS ....................................................................................17
2.3.1 FORMA E TAMANHO....................................................................................17
2.3.2 MASSA ESPECÍFICA REAL, APARENTE E POROSIDADE......................19
2.3.3 VELOCIDADE TERMINAL ...........................................................................20
3 MATERIAL E MÉTODOS...................................................................................... 23
3.1 DETERMINAÇÃO DA CIRCULARIDADE E ESFERICIDADE..........................24
3.2 MASSA ESPECÍFICA E POROSIDADE ................................................................ 27
3.2.1 MASSA ESPECÍFICA APARENTE................................................................27
3.2.2 MASSA ESPECÍFICA REAL ..........................................................................27
3.2.3 POROSIDADE..................................................................................................28
3.3 VELOCIDADE TERMINAL.................................................................................... 28
4 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO.........................................................................30
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ..............................................................................31
5.1 ESFERICIDADE E CIRCULARIDADE..................................................................31
5.2 MASSA ESPECÍFICA REAL E APARENTE ......................................................... 34
5.3 POROSIDADE..........................................................................................................36
5.4 VELOCIDADE TERMINAL.................................................................................... 37
5.5 CORRELÇÃOES ESNTRE AS VARIAVEIS ESTUDADAS.................................38
6 CONCLUSÕES...........................................................................................................40
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................41
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 Desenho esquemático de um fruto de café considerado como um
esferóide tri-axial oblato e suas dimensões
características...............................................................................................26
FIGURA 2 Sistema para determinação da velocidade
terminal...........................................................................................................29
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – Médias das esfericidades em função do método e variedade ..............32
TABELA 2 – Médias das esfericidades em função do método e sistema .................32
TABELA 3 – Dimensões médias dos eixos (“a” “b” e “c”) ortogonais dos grãos de café
coco........................................................................................................33
TABELA 4 – Esfericidades (E1, E2 e E3), determinadas pelas Equações “3”, “6” e “7”
respectivamente.....................................................................................34
TABELA 5 - Valores médios de circularidade expressos em porcentagem calculados
de uma amostra de 100 grãos de café nas variedades Catuaí e Iapar,
orgânicos e convencionais .....................................................................35
TABELA 6 - Massas específicas, aparente e real, para amostra de café de diferentes
variedades e tratamentos culturais.........................................................35
TABELA 7 – Massa especifica real média para frutos de café no estádio coco........37
TABELA 8 - Porosidade para amostras de café de diferentes variedades e
tratamentos culturais..............................................................................38
TABELA 9 – Valores médios de velocidade terminal para frutos de café no estádio
coco........................................................................................................38
TABELA 10 – Correlações entre as variedades estudadas ......................................39
RESUMO
O café é um dos principais ítens de exportação juntamente, com o açúcar e o
algodão. A agricultura orgânica tornou-se um mercado em expansão, com
grandes perspectivas para o produtor. O café orgânico é um produto
diferenciado, de maior valor agregado, cujo mercado tem crescido e se
fortalecido ao longo dos anos. Apesar do café ser uma cultura antiga, estudos
sobre suas propriedades físicas são limitados e dispersos. O conhecimento das
características físicas dos produtos colhidos no Brasil é essencial para o projeto,
construção e operação de equipamentos de limpeza, secagem, classificação,
armazenagem e industrialização, bem como para a adaptação de equipamentos
já existentes visando ao maior rendimento e racionalização de uso de energia.
Desta forma, este trabalho teve como objetivo determinar algumas propriedades
físicas de grãos de café orgânico e convencional. Foram determinadas a
esfericidade e circularidade, massa específica granular, porosidade e velocidade
terminal. O trabalho foi conduzido nos laboratórios da UNIOESTE - Cascavel-PR.
Foram utilizados grãos de café (Coffea arábica, L.) orgânico e convencional no
estádio coco, obtidos junto à Emater. A partir dos resultados obtidos, pode-se
concluir que a medida dos eixos ortogonais não apresentou diferença
significativa, quando comparadas as variedades e os tipos de tratamentos. Frutos
de café nos tipos orgânico e convencional e a variedade, não apresentaram
diferença nas determinações de circularidade. Os valores de massa específica
aparente e real encontrados foram semelhantes aos descritos por outros autores,
no entanto, comparando-se o café orgânico com o convencional, não houve
diferença de valores. A variedade Catuaí tratamento orgânico, apresentou maior
valor médio de porosidade, contudo não observou-se diferença significativa entre
café orgânico e convencional nas duas variedades analisadas. Os tratamentos
orgânicos apresentaram, nas determinações de velocidade terminal, valores
cerca de 9% superiores aos convencionais.
Palavras – Chave: café, propriedades físicas, orgânico.
ABSTRACT
The coffee is one of the main item of exportation together, with the sugar and the
cotton. Organic agriculture became a market in expansion, with great perspectives
for the producer. The organic coffee is a differentiated product, of bigger added
value, whose market has grown and if fortified throughout the years. Although the
coffee to be an old culture, studies on its physical properties are limited and
dispersed. The knowledge of the physical characteristics of the products harvested in
Brazil is essential for the project, construction and operation of cleanness equipment,
drying, classification, storage and industrialization, as well as for the existing
equipment adaptation already aiming at to the biggest income and rationalization of
energy use. In such a way, this work had as objective to determine some physical
properties of grains of organic and conventional coffee. Sphericity and circularity,
granular specific mass, porosity and terminal speed had been determined. The work
was lead in the laboratories of the UNIOESTE -Cascavel. They had been used
supreme of organic and conventional coffee (Coffea arabica, L.) in the stadium
coconut, gotten next to the Emater. From the gotten results, it can be concluded that
the measure of the ortogonals axles did not present significant difference, when
comparative the varieties and the types of treatments. Fruits of coffee in the types
organic and conventional and the variety, had not presented difference in the
circularity determination. The found values of apparent and real specific mass had
been similar to the described ones for other authors, however, comparing the organic
coffee with the conventional, it did not have difference of values. The Catuaí variety
organic treatment, presented greater average value of porosity, however significant
difference between organic and conventional coffee in the two analyzed varieties was
not observed. The organic treatments had presented, in the determination of terminal
speed, values about 9% superiors to the conventionals.
Keywords
: coffee, physical properties, organic.
INTRODUÇÃO
A indústria cafeeira no Brasil assumiu grande importância comercial no
final da década de 90, com a alta dos preços, causada pela crise instaurada na
colônia francesa do Haiti, grande produtor da época. Assim, o café (Coffea
arabica
L.) tornou-se um dos principais itens de exportação juntamente com o
açúcar e o algodão (Furtado,1991).
O café é um dos principais produtos de exportação do Brasil, porém
tem perdido espaço no mercado mundial. Mesmo assim, o café é o segundo
produto na pauta das exportações agrícolas brasileiras, gerando, em média,
US$ 2,7 bilhões por ano, sendo também uma excelente fonte de receita
tributária para cerca de 1700 municípios produtores (Afonso Junior, 2001).
Segundo dados da CONAB (2006), a estimativa para área cultivada de
café em todo o Brasil, na safra 2005/2006 é de 2.198,3 mil ha, com produção
total de café beneficiado no Pais de 32,46 milhõess de sacas. O resultado
representa uma redução de 16,1% ou 6,21 milhões de sacas inferiores aos
38,67 milhões produzidas na safra anterior.
No entanto, o Brasil pouco participa do mercado mundial de cafés
especiais. Dos 3,4 milhões de sacas de café especial importados pelos
Estados Unidos, em 1998, apenas 5% procederam do Brasil, comparado com
32% da Colômbia, principal fornecedor. No Brasil, o mercado de cafés
especiais representa 1,5% do total de 12 milhões de sacas de café consumidos
por ano, apresentando uma atraente oportunidade de investimento (Agrianual,
2001).
A procura por alimentos saudáveis, isentos de resíduos e demais
contaminantes químicos capazes de colocar em risco a saúde humana e a
conservação do meio ambiente é uma realidade em todo o mundo. Por isso, a
agricultura orgânica tornou-se um mercado em expansão, com grandes
11
perspectivas para o produtor. O café orgânico é um produto diferenciado, de
maior valor agregado, cujo mercado tem crescido e se fortalecido ao longo dos
anos (Caixeta, 2000). O cultivo sem o uso de agrotóxicos, além de preservar o
solo, a biodiversidade da lavoura e poupar a saúde dos trabalhadores, também
é uma alternativa para fugir da competição internacional do mercado de café
commodity, sem diferenciação ou marca que ainda compõe o grosso do
produto nacional.
De acordo com Ormond (2002), durante o ano de 2001 o BNDES
realizou um estudo junto às principais certificadoras que atuam no País, e o
levantamento indicou a existência de 7.063 produtores certificados ou em
processo de certificação no Brasil, em uma área de 269.718 ha, sendo 5,93%
desses, produtores de café legitimamente orgânico (419 produtores),
envolvendo uma área plantada de 13.005 ha (4,82% do total). O mercado de
produtos orgânicos no Brasil foi estimado pelo BNDS, em 2002, na faixa de
US$ 220 milhões a US$ 300 milhões.
A produtividade e a qualidade de grãos agrícolas são altamente
dependentes, além da eficiência no uso de insumos e na aplicação dos tratos
culturais, dos processos de colheita. O avanço tecnológico tem exigido e vem
permitindo a implementação de técnicas e de projetos de equipamentos, mais
adequados e de menores custos, para a execução mais rápida de
determinadas tarefas (Magalhães et al., 2000).
Segundo Afonso Junior (2001) as informações concernentes ao
tamanho, volume, porosidade e massa específica, dentre outras características
físicas dos produtos agrícolas, são consideradas de grande importância para
estudos envolvendo transferência de calor e massa e movimentação de ar em
massas granulares. Juntamente com o teor de umidade, a massa específica, a
porosidade e o volume são parâmetros utilizados para determinar as condições
de secagem e armazenagem de produtos agrícolas e, conseqüentemente,
possibilitar a predição de perdas de qualidade do material até o momento de
sua comercialização.
As características e propriedades físicas de materiais têm sido usadas
diretamente em diferentes setores. Mbuvi et al. (1989), na investigação de
novas metodologias para a separação de sementes de soja sadias das
infeccionadas por fungos e vírus, estudaram a viabilidade de se usar algumas
12
das características físicas da semente, como parâmetro diferenciador.
Verificaram que, para alguns tipos de infecção, o volume e o peso das
sementes sem danos foram, significativamente, maiores do que aqueles para
sementes danificadas. A massa específica, a forma e a área superficial dos
grãos foram menos afetadas.
O conhecimento das características físicas dos produtos colhidos no
Brasil é importante para o projeto, construção e operação de equipamentos de
limpeza, secagem, classificação, armazenagem e industrialização, bem como
para a adaptação de equipamentos já existentes visando ao maior rendimento
e racionalização de uso de energia (Lucena & Silva, 1995).
Apesar do café ser uma cultura antiga, valores das propriedades físicas
são limitados e dispersos, e sendo o café orgânico um produto relativamente
novo no mercado, os valores de suas propriedades físicas ainda são
desconhecidas. Então, visando obter dados que possam ser utilizados no
projeto de máquinas de pré-processamento e beneficiamento de produtos
agrícolas, este trabalho tem como objetivo geral determinar e comparar as
propriedades físicas de forma e tamanho, massa específica real e aparente,
porosidade e velocidade terminal de frutos de café no estádio coco, orgânico e
convencional, nas variedades Catuaí e Iapar. E como objetivos específicos
pretende-se determinar a esfericidade dos frutos de café em coco utilizando-se
de três métodos distintos, determinar qual dos métodos utilizados nas
determinações de esfericidades é o mais recomendado e comparar se há
diferença significativa nas propriedades físicas estudadas em relação ao
sistema de cultivo e variedade.
2 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Café – características botânicas.
O cafeeiro pertence ao grupo das plantas Fanerógamas, Angiospermas,
subclasse Dicotiledônea, ordem Rubiales, família das Rubiáceas, tribo Coffeae,
subtribo Coffeinae e gênero Coffea. É uma planta de porte arbustivo ou arbóreo, de
caule lenhoso, lignificado, reto e quase cilíndrico. Os ramos são dimórficos, sendo o
seu dimorfismo relacionado à direção dos ramos ortotrópicos, que formam as hastes
ou troncos. Os ramos laterais, produtivos, saem dessas hastes, crescem na
horizontal e são chamados ramos plagiotrópicos. Estes dão origem a ramos
terciários, formando o “palmetamento”, uma característica desejada, já que aumenta
a área produtiva da planta (Joly, 1993).
Sobre o caule da planta podem crescer novos ramos ortotrópicos, os
chamados ramos ladrões, oriundos, principalmente, da quebra da dominância apical
(meristemática), decorrente de eliminação do ponteiro do cafeeiro, seja por poda ou
por ataque de insetos, doenças, etc. Além disso, sempre que a haste fica mais
exposta ao sol (por cinturamento da planta) ou, então, sofre efeito de machucaduras
(chuva de granizo, cortes por ferramentas), ocorre maior formação de ‘ladrões’,
exigindo desbrotas corretivas (CIC, 2007).
As plantas do cafeeiro são opostas, inteiras, coriáceas e persistentes (na
maioria das espécies), tendo coloração verde mais escura e brilhante na parte
superior do limbo e mais clara e opaca, com nervuras salientes, na parte inferior
(Joly, 1993).
Nos ramos laterais e nas axilas da folhas são formadas as gemas
florais, que dão origem à floração e à refrutificação. As flores são normalmente
brancas, podendo ser amareladas e rosa-claro (como em algumas seleções de
C.canephora); são tubulosas, com a parte livre da corola dividida em um número
variável de lóbulos e apresentando cinco pétalas em C.arabica. As flores
hermafroditas crescem em glomérulos (rosetas) e abrem-se de 8 a 10 dias após
11
chuva ou irrigação, tendo duração efêmera (3 a 4 dias) (CIC, 2007).
O fruto do café é uma drupa, normalmente com duas sementes, que são
planoconvexas (sementes chatas), desde que não haja abortamento de um lóculo,
formando-se, nesse caso, sementes arredondadas, chamadas de moca (Joly, 1993).
O café arábica é uma planta de clima tropical úmido e temperaturas amenas,
encontrando no Brasil extensas áreas favoráveis a seu cultivo. As temperaturas
médias anuais do ar mais favoráveis ao cultivo do café arábica são as que ocorrem
entre 18 e 22ºC, estando a ideal entre 19 e 21ºC, desde que sejam regiões livres ou
pouco sujeita a geadas. As regiões que possuem temperatura média anual inferior a
18ºC e superior a 23ºC são consideradas inaptas para o café arábica. Temperaturas
mais altas promovem formação de botões florais e estimulam o crescimento dos
frutos. Entretanto, estimulam também, a proliferação de pragas e aumenta o risco de
infecções que podem comprometer a qualidade da bebida (Camargo, 1985).
O cafeeiro reage positivamente a um período de seca que, entretanto, não
deve durar mais do que 3 meses. A quantidade de chuva ideal para o
desenvolvimento da cultura fica na faixa de 1500 a 1900 mm anuais, bem
distribuídos. Uma distribuição muito irregular de chuva causa floração desuniforme e
maturação desigual dos frutos (Embrapa Agrobiologia, 2006)
O cafeeiro é uma planta adaptada ao sombreamento parcial. Utiliza apenas
cerca de 1% da energia luminosa fotossinteticamente ativa. Quando a temperatura
na superfície da folha passa de 34
o
C, a taxa de assimilação de CO
2
cai a
praticamente zero, fazendo com que a atividade fotossintética de uma planta
sombreada passe a ser até mais alta do que a de uma planta totalmente exposta ao
sol (Embrapa Agrobiologia, 2006).
A natureza fisiológica da bienalidade da produção do cafeeiro pode ser
explicada pela concorrência entre as funções vegetativas e reprodutivas. Nos anos
de grande produção, o crescimento dos frutos absorve a maior parte da atividade
metabólica da planta, reduzindo o desenvolvimento vegetativo. Como, no cafeeiro
arábica, o fruto se desenvolve nas partes novas dos ramos do ano anterior, há,
conseqüentemente, produção menor. O crescimento dos ramos novos depende da
quantidade de frutos em desenvolvimento, e o volume de produção é proporcional
ao vigor vegetativo, ao número de nós e gemas florais formadas na estação
vegetativa anterior (Camargo, 1985).
12
2.2 Cafés especiais – Café orgânico
O café é uma cultura com grande incidência de pragas e doenças fazendo
com que a utilização de produtos químicos, seja em larga escala. Atualmente a
população mundial vem se preocupando com questões ambientais e com os
prejuízos causados à saúde devido ao uso indiscriminado de agrotóxicos e por isso
estão preferindo produtos mais saudáveis (Silva et al., 2005).
O café orgânico é cultivado sob as regras da agricultura orgânica, que tem
como objetivo o fortalecimento dos processos biológicos, por meio de diversificação
de culturas, fertilização com adubos orgânicos e controle biológico de pragas. Esse
conceito apresenta fortes características de preservação ambiental, mas também
considera aspectos econômicos e sociais da produção agrícola (Souza et al., 2000).
O sistema de produção de café orgânico vem surgindo como uma alternativa
tecnológica e economicamente rentável, que visa eliminar os impactos ambientais
provocados pelo uso irracional dos recursos naturais e pela adoção de tecnologias
que agridem o meio ambiente. A produção de café legitimamente orgânico é um
sistema alternativo que se fundamenta em três princípios básicos da agricultura
orgânica: a não utilização de agrotóxicos, a busca do equilíbrio solo/planta através
do manejo racional do solo e a valorização social do trabalhador rural. O conceito de
"orgânico" baseia-se no manejo de sistemas agropecuários de modo similar à vida
de um organismo, respeitando o potencial produtivo da propriedade agrícola. Nesses
sistemas ou "organismos agrícolas", a produção vegetal e animal, a exploração dos
recursos naturais e principalmente o homem evoluem de forma totalmente integrada
(Theodoro, 2001).
Também conhecido como café ecológico, é geralmente cultivado em sistemas
de produção sombreado. Estudos realizados por Harkaly el al. (1997), com
produtores orgânicos de Minas Gerais mostram sistemas de produção de café
consorciados com milho e feijão, com uso intensivo de mão-de-obra. Os autores
demonstram a viabilidade técnica e econômica dos cultivos orgânicos em relação
aos convencionais. A colocação do produto num mercado diferenciado, no entanto,
é apontado como o principal componente de sua viabilidade econômica.
Embora o preço obtido na comercialização seja maior, o sistema de produção
de café orgânico emprega maiores quantidades de mão-de-obra e insumos
orgânicos. Esses insumos possuem diferentes composições, como biofertilizantes,
13
que funcionam como fertiprotetores, as caldas bordalesa, viçosa e sulfo-cálcica
como fitoprotetores, compostos orgânicos, rochas moídas e/ou parcialmente
solubilizadas, cinzas, tortas e farinhas, sendo utilizados de formas diversas pelos
produtores, interferindo nas propriedades do solo (Theodoro et al., 2001).
Na atualidade, o maior insumo para a produção orgânica no mercado mundial
ainda continua sendo a informação. Por outro lado, se a informação é importante, a
falta dela é um dos grandes entraves. Segundo Altiere (2002), um dos grandes
obstáculos à agricultura orgânica é a falta de comunicação por parte dos produtores,
bem como o desconhecimento por parte dos consumidores sobre os benefícios
socioambientais da produção orgânica.
Os sistemas orgânicos de produção de café criaram um nicho de mercado
muito peculiar de cafés especiais, o dos cafés orgânicos. Esse segmento de
mercado é o que mais cresce no mundo. O marketing relacionado com produtos
orgânicos é feito por todos os grupos ambientalistas do mundo. A produção
brasileira de café orgânico ainda é relativamente limitada e basicamente direcionada
ao mercado externo (Leite & Silva, 2000).
Os preços alcançados no mercado internacional pelo café produzido em
sistemas orgânicos tem despertado o interesse dos países produtores de café,
sendo este, atualmente, um dos produtos orgânicos mais importantes exportados
pelos países em desenvolvimento, com destaque para a América Latina. O Brasil é
um dos principais produtores mundiais, ao lado de países como México e
Guatemala, além de Costa Rica, Peru, Nicarágua e El Salvador. Também produzem
café orgânico Papua- Nova Guiné, Indonésia, Índia, Uganda e Tanzânia (Saes et al.,
2001; Theodoro, 2001).
O café é a segunda maior commodity agrícola, e os cafés especiais, entre
eles o orgânico, são os únicos produtos que estão em crescimento expressivo em
todos os principais países consumidores mundiais, sendo uma ótima oportunidade
competitiva para o Brasil de melhorar sua imagem de cafés de qualidade no
mercado internacional (Caixeta, 2000).
14
2.3 Propriedades físicas
2.3.1 Forma e tamanho
O conhecimento das propriedades físicas de produtos agrícolas é de
fundamental importância para uma correta conservação e para o dimensionamento e
operação de equipamentos para as principais operações pós-colheita de produtos
agrícolas. A fim de minimizar os custos de produção para maior competitividade e
melhoria da qualidade do produto processado, a determinação e o conhecimento do
comportamento das propriedades físicas dos frutos e grãos do café são os principais
fatores a contribuírem para o adequado desenvolvimento de processos e
simulações, que visem aperfeiçoar o sistema produtivo dessa cultura (Afonso Junior,
2001).
O tamanho e a forma são características específicas de cada produto,
definidas geneticamente, que podem ser influenciadas pelo ambiente durante e após
o período de sua formação e que influencia as demais propriedades físicas do
produto. Esses dados são utilizados para o dimensionamento do tamanho e da
forma dos frutos e das peneiras em equipamentos destinados à separação e
classificação (Silva & Corrêa, 2000).
De acordo com Bala & Woods (1984), Ratti (1994) e Sokhansanj & Lang
(1996), mudanças das características dimensionais dos produtos, devido à sua
desidratação, são relatadas como as primeiras causas das alterações de forma e
tamanho, massa específica real e aparente e velocidade terminal de produtos
agrícolas.
Ratti (1994) e Zogzas et al. (1994) observaram que a contração volumétrica
de produtos vegetais durante a secagem não é função exclusiva do teor de água
mas, também, dependentes das condições do processo e da geometria do produto.
Segundo Mohesenin (1978) as características físicas de forma e de tamanho
têm grande importância em problemas de distribuição de estresse no material
durante operações de carregamento, separação eletrostática de grãos e sementes,
em avaliações de cor e reflectância luminosa e, fundamentalmente, no
desenvolvimento de maquinário de classificação e separação por tamanho.
15
Os grãos e frutos, de modo geral, não apresentam um formato geométrico
perfeitamente definido, tornando necessário para a solução de problemas
relacionados à sua geometria, assumir para o produto uma forma conhecida, o que
acarreta em aproximações e possíveis erros. Agrawal et al. (1972) observaram que,
para maioria dos produtos agrícolas, muitas dessas soluções são obtidas
assumindo-se, as formas geométricas de um esferóide ou elipsóide composto por
três dimensões características, que são os eixos maior, médio e menor.
Soares (1986), empregou para soja as aproximações de um esferóide e
elipsóide, para estimar o volume de grãos na faixa de teor de umidade de 10,7% a
23, 7% e verificou, para ambas aproximações, há uma tendência de superestimar os
resultados, quando comparados com valores de volumes determinados pelo método
de complementação de volume. Em média os resultados obtidos pelas
aproximações apresentaram erros próximos a 1,2%.
Forma e tamanho são inseparáveis em um objeto e ambos são necessários
para se descrever satisfatoriamente este objeto. Dentro das propriedades físicas
forma e tamanho, os principais parâmetros a serem definidos são a circularidade e a
esfericidade (Lucena & Silva, 1995).
Moyse et al. (1985) sugeriram que a esfericidade, enrugamento da superfície e
tamanho da partícula contribuem para variações na taxa de escoamento de
materiais granulares. O grau de esfericidade de um corpo usado para descrever sua
forma pode ser estimado pela razão entre o diâmetro de uma esfera, com o mesmo
volume do corpo, e o diâmetro da menor esfera circunscrita no corpo ou, em geral, a
maior dimensão do objeto (Mohsenin, 1978).
Segundo Towner (1987), citado por Resende et al.(2005), as bases teóricas
para o conhecimento do processo de contração volumétrica envolvem complexas
leis mecânicas e de deformação de materiais. No entanto, muitos pesquisadores
utilizam aproximações e modelos empíricos, na tentativa de melhor representarem
este complicado fenômeno em produtos de natureza biológica (Afonso Júnior et al.,
2000; Resende et al., 2005).
16
2.3.2 Massa específica real, aparente e porosidade
Durante o processo de armazenagem de grãos, uma massa de ar é,
geralmente, forçada a passar pelo produto agrícola; o ar, encontrando resistência do
produto granular à sua passagem, escoa pelos espaços intergranulares. A
resistência ao escoamento de ar, oferecida por uma massa de grãos, é conhecida,
freqüentemente, como perda de pressão, ou perda de carga ou, ainda, pressão
estática a ser vencida. A resistência ao fluxo de ar em sistemas de secagem e
aeração depende de diversos fatores, como: intensidade do fluxo de ar, altura da
camada de grãos, presença de impurezas no produto, tamanho, forma, teor de
umidade e distribuição dos grãos na massa granular e rugosidade do produto. O
método de enchimento da coluna de grãos, a sua compactação e a direção do fluxo
de ar influenciam, também, na resistência de um produto à passagem de um fluxo
de ar. Nesses sistemas, as chapas perfuradas, os dutos perfurados e as tubulações,
são responsáveis por um aumento da queda de pressão (Calderwood, 1973; Haque
et al., 1978; Jayas, 1987; Brooker et al., 1992).
Quando se trata dos principais parâmetros envolvidos na quantificação da
resistência que uma massa de grãos impõe ao escoamento de ar, tem-se três
propriedades físicas de grande importância, que são porosidade, massa específica
real e aparente que, em geral, são funções do teor de umidade do produto e da
presença de impurezas na amostra (Silva et al., 2006).
A massa especifica aparente ou densidade granular pode ser definida como a
razão entre a massa e o volume de determinada quantidade de produto, incluindo os
espaços intergranulares. A aplicação do conhecimento de massa específica
aparente se dá em comercialização, dimensionamento de silos, secadores,
depósitos e sistemas de transportes, podendo ser utilizada para determinar teores
de umidade e danos causados por insetos e pragas nos grãos armazenados (Silva &
Corrêa, 2000).
Segundo Srivastava et al.(1993), o tamanho e a massa são as características
mais importantes relacionadas à limpeza de um produto, sendo o fluxo de ar
intermitente influenciado pela massa. Este processo baseia-se em possíveis
diferenças nos valores entre as massas especificas dos grãos de café, nos
diferentes estádios de maturação, e dos materiais estranhos; se as diferenças forem
significativas, haverá a possibilidade real de se executar tal separação.
17
A porosidade é a relação entre o volume ocupado pelo ar existente na massa
granular e o volume total ocupado por esta massa. Tem grande influência sobre a
pressão de um fluxo de ar que atravessa a massa de grãos (Silva & Corrêa, 2000).
A fração de espaços vazios de uma massa de grãos, ou porosidade, pode ser
determinada pelos métodos direto e indireto. Segundo Mohsenin (1986), pelo
método direto a porosidade é obtida acrescentando-se um volume de líquido
conhecido e necessário para complementação dos espaços vazios da massa
granular. No método indireto, a porosidade pode ser determinada pelo uso de
picnômetros, ou então, baseado em relações matemáticas que envolvem as massas
específicas real ou aparente (Ruffato et al., 1999; Couto et al., 1999).
Ainda segundo Couto et al. (1999), para boa qualidade do café, este precisa
passar por cuidados especiais nos processos de secagem e armazenagem, além
dos aspectos agronômicos e de colheita, em que a massa especifica e a porosidade
da massa são parâmetros relevantes, tanto para comercialização do produto quanto
para um dimensionamento eficiente de silos, secadores, depósitos, sistema de
transporte e projetos de máquinas beneficiadoras.
Alterações de características físicas como tamanho, volume, massas
específicas real e a aparente e porosidade, em função do teor de umidade e outros
fatores, durante e depois da secagem, tem sido adequadamente investigado por
diversos autores para vários produtos. De modo geral, observa-se que essas
propriedades físicas, para maioria dos produtos agrícolas, diminuem com aumento
do teor de umidade, enquanto a porosidade da massa granular aumenta (Chung &
Converse, 1971; Benedetti, 1987; Jayas et al., 1989; Mcminn & Magee, 1997;
Afonso Júnior & Corrêa, 2000).
2.3.3 Velocidade terminal
A partir do momento em que um corpo em queda livre a uma velocidade
constante, a força do campo gravitacional é anulada, em termos, pelo efeito
resultante da força de arraste, ou seja, sua aceleração é nula. Esta velocidade
atingida é denominada velocidade terminal e é influenciada pela massa específica,
pelo tamanho e pela forma do produto (Silva & Corrêa, 2000).
18
Para o desenvolvimento de máquinas em que se utiliza um fluxo de ar para
separar os grãos das impurezas, o conhecimento da velocidade terminal de todas as
partículas que compõem uma mistura de produto e impurezas, tais como palha,
sementes silvestres e folhas, é essencial (Mohsenin, 1978). Esta propriedade
determina a velocidade a ser imposta ao ar, para que este não arraste os grãos
durante sua passagem.
Segundo Couto et al. (2003) a determinação experimental da velocidade
terminal de um corpo é, freqüentemente, realizada de duas maneiras: (a)
determinando a velocidade necessária para que o corpo flutue em um fluxo de ar
ascendente e (b) por meio da medição do deslocamento, em função do tempo, de
uma partícula em queda livre no ar, cuja equação de movimento é:
Frmg
dt
xd
m
2
2
−=
(1)
m= massa do corpo, kg;
x= deslocamento da partícula, m;
g= aceleração da gravidade, ms
-2
;
Fr- força resistente, N.
A solução da Equação 11, quando o corpo atinge a velocidade terminal (Vt) é:
=
vt
gt
coshln
g
Vt
X
(2)
x = deslocamento da partícula, m;
Vt = velocidade terminal;
g = aceleração da gravidade, ms
-2
;
ln = logarítimo neperiano;
t = tempo;
Segundo Couto et al. (2004), a velocidade terminal de frutos de café pode ser
obtida através de simulações usando-se a técnica dos elementos finitos; para tal,
19
são necessários apenas dois parâmetros, o peso do produto e suas dimensões
principais.
Os fatores que afetam os valores da velocidade terminal de frutos de café não
são, ainda, bem conhecidos, e podem ser diferentes daqueles que influenciam
outros tipos de grãos. Ressalta-se, por exemplo, que o comportamento da
rugosidade da superfície de frutos de café difere visivelmente daquele para outros
grãos agrícolas. À medida que o teor de umidade deste produto é reduzida, a
rugosidade superficial aumenta (Couto et al., 2003).
O conhecimento da velocidade terminal de um produto e da força de arrasto
em partículas colocadas em fluidos em movimento é sempre necessário em muitas
aplicações em engenharia, tais como transporte pneumático e hidráulico de um
produto e processos de separação e classificação de materiais. Determinações
experimentais da velocidade terminal de vários tipos de grãos e sementes foram
realizadas no passado e, atualmente, ainda continuam sendo o objetivo de vários
pesquisadores (Couto et al., 2004).
3 MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi conduzido nos laboratórios de Botânica e Fisiologia vegetal do
Centro de Ciências Biológicas da UNIOESTE- Cascavel-Pr. Foram utilizados grãos
de café (Coffea arabica L.) nas variedades Catuaí e Iapar tanto orgânico quanto
convencional, cultivados no município de Jesuítas, localizado na região oeste do
Estado do Paraná, a 24° 18
’
latitude sul e 53°19’ longitude oeste e altitude de 460
metros acima do nível do mar.
Os frutos de café foram doados por produtores locais com o apoio da Emater.
As variedades Catuaí e Iapar orgânicos são provenientes de um único produtor e é
cultivado no sistema de produção sombreado, da mesma forma as variedades
Catuaí e Iapar cultivadas no sistema de produção convencional, são provenientes de
um único produtor.
O café foi colhido manualmente no estádio cereja, com teor inicial de umidade
em torno de 50%. Em seguida, foi submetido ao processo de secagem em terreiro
por 20 dias, até atingir o estádio de coco. A secagem foi homogênea para as
variedades e sistemas de plantio estudados. Após a secagem, as amostras foram
acondicionadas em embalagens de papel e armazenadas em câmara fria a uma
temperatura de 5°C, a fim de manter as características do produto até a realização
do experimento.
Durante o processo de colheita foram eliminados os frutos imaturos,
deteriorados ou danificados, sendo em seguida o produto submetido à lavagem, com
o intuito de se obter um material homogêneo, livre de impurezas e de melhor
qualidade.
O teor de umidade inicial dos grãos foi determinado pelo método padrão da
estufa, 103 ±3 °C, durante 24 h, com três repetições, de acordo com as regras para
análise de sementes (Brasil, 1992). Sendo utilizada uma estufa de secagem e
esterilização mecânica, modelo 320 – SE.
21
Avaliou-se as propriedades físicas de circularidade e esfericidade, massa
específica aparente e real, porosidade e velocidade terminal.
3.1 Determinação de Circularidade e esfericidade
Para determinar a circularidade, que indica o quanto se aproxima a área da
projeção do material com a área de um círculo, e esfericidade, ou seja, o grau de
aproximação da forma do produto com a esfera, foram utilizados métodos propostos
por Mohsenin (1978).
Para a esfericidade foram utilizados três métodos distintos de acordo com as
seguintes expressões:
dec
de
1E =
(3)
Sendo:
E
1
- esfericidade;
d
e
- o diâmetro de uma esfera de mesmo volume do objeto, (mm);
d
ec
- o diâmetro da menor esfera circunscrita ou o maior diâmetro do objeto
(mm).
Esta equação para esfericidade expressa a forma característica do sólido em
relação ao de uma esfera de mesmo volume.
Assumindo que o volume de um sólido é igual ao volume de um elipsóide tri-
axial com os interceptos “c”, “e”, “l” e que o diâmetro de uma esfera circunscrita é o
maior interceptor do elipsóide, o grau de esfericidade também pode ser expresso
como segue (Mohsenin, 1978):
E
2
= (Volume do sólido /Volume da esfera circunscrita )
1/3
(4)
( )
( )
=
π
π
=
2
3
1
3
2
c
l.e
c.6/
l.e.c.6/
E
(5)
22
3
1
2
c
l.e.c
troMaiordiame
icodiogeométrDiametromé
E
==
(6)
Sendo:
E
2
- a esfericidade;
c - o maior intercepto (comprimento do produto, em mm);
e - o maior intercepto normal a”c”(espessura do produto, em mm);
l - o maior intercepto normal a “c” e “e”(largura do produto, em mm).
Os interceptos (“c”, “e” e “l”) não precisam necessariamente se cruzarem em
um ponto comum.
Finalmente, a terceira definição para esfericidade foi dada por (Dutta et al.,
(1988); Mohsenin, (1978); Oje &Ugbor, (1991); Mbuvi et al.,(1989)):
dc
di
3E =
(7)
Em que:
E
3
- a esfericidade;
di -o diâmetro do maior circulo inscrito ao produto;
dc- o diâmetro de menor circulo circunscrito ao produto.
Para medição do volume do grão foi utilizado o processo de submersão em
óleo vegetal, medindo-se a variação de volume. O diâmetro da esfera
correspondente (de) foi determinado a partir de:
(
)
3/1
v**
4
3
*2de π=
(8)
sendo “v” o volume deslocado em óleo. O diâmetro da menor esfera circunscrita
(dec), foi obtido da medição do maior diâmetro do objeto (Mohsenin,1978). As
medidas dos interceptos “a” (comprimento), “e”(espessura) e “b” (largura) foram
obtidas através de paquímetro, assumindo-se a forma de um esferóide tri-axial
oblato para o fruto do café (Figura 1).
23
Figura 1: Desenho esquemático de um fruto de café considerado como um esferóide
tri-axial oblato e suas dimensões características.
Para os valores de “di” foram utilizadas as mesmas medidas obtidas para
“e”(espessura) que coincidem com diâmetro do maior circulo inscrito. Analogamente,
os valores de “dc” serão os mesmos de “a” (comprimento), que coincidem com o
diâmetro do menor circulo circunscrito.
Para o cálculo da circularidade tem-se a seguinte equação:
Ac
Ap
C =
(9)
C - circularidade, adimensional;
Ap - área projetada do fruto na posição de repouso, mm
2
;
Ac - área do menor círculo circunscrito, mm
2
;
A área projetada do grão foi obtida mediante utilização de um retroprojetor,
com um papel fixado em parede lisa (Oje & Ugbor, 1991), traçando-se o seu
contorno, mantendo-se uma escala de 1:4,5. Para a determinação da área do menor
circulo circunscrito (Ac), foi traçado um circulo contornando a área projetada descrita
anteriormente.
A forma dos frutos do cafeeiro foi analisada pela esfericidade e circularidade,
que foram calculadas a partir da determinação dos eixos ortogonais de 100 frutos de
cada tipo e variedade de café empregando-se as equações 3, 6, 7, 8 e 9 .
24
3.2 Massa específica e porosidade
3.2.1 Massa específica aparente
A massa específica dos grãos de café foi determinada usando-se a
metodologia de complementação de volume para qual é utilizado o óleo vegetal, já
que apresenta pequena absorção pela amostra (Moreira et al., 1985).
A massa específica real de um produto é obtida pela equação:
v
m
Ma =
(10)
em que: Ma - a massa específica aparente (g.cm
-3
);
m - massa de grãos (g);
v - volume dos grãos (cm
3
).
Conforme Couto et al.(1999), na determinação da massa específica aparente,
foram utilizadas provetas de 50,0 mL (0,5 mL) e 20 grãos em cada determinação.
Para determinação da massa específica aparente das amostras de grãos de café, foi
utilizada uma balança de peso hectolítrico, da marca Dellamore, com capacidade
para um litro. A determinação da massa específica aparente foi realizada em cinco
repetições para cada sistema de produção e variedade de café.
3.2.2 Massa Específica Real
Conforme Couto et al., (1999), a massa específica real do fruto de café coco foi
determinada medindo-se a massa unitária e calculando-se a razão entre esta e o
volume de cada fruto com 50 repetições para cada tratamento, utilizando a equação:
Vp
Mp
Mer =
(11)
Mer = massa específica real ou unitária do produto, kg.m
-3
;
Mp = massa unitária do produto, kg;
Vp = volume unitário do produto, m
3
.
25
3.2.3 Porosidade
Segundo Couto et al., (1999), com o intuito de evitar a incorrência em erros na
utilização do picnômetro para determinação da porosidade dos frutos de café, devido
à entrada de ar para ocupação dos espaços vazios criados durante o processo de
secagem no interior dos frutos, devido a contração heterogênea dos diversos
constituintes do produto, e conhecendo-se a massa específica real (p
U
) e aparente
(p
AP
), a porosidade (P) de um volume de grãos foi calculada pela equação:
Ρ
Ρ
−=
u
ap
1P
(12)
3.3 Velocidade Terminal
Para a determinação da velocidade terminal dos grãos de café, foi seguido
processo descrito por Couto et al. (2003), o qual faz uso de um dispositivo
constituído de um ventilador centrífugo acoplado a um tubo de acrílico transparente
(0,093 m de diâmetro interno e 2,0 m de comprimento) como esquematizado na
Figura 2. A amostra de 1 frutos de café, depois de ser acomodada em um
compartimento telado posicionado a 1,0 m da extremidade inferior do tubo de
acrílico, foi submetida a um fluxo de ar crescente, até que ocorresse o início de
flutuação dos grãos. A velocidade do ar, nesta condição, foi determinada por meio
de um anemômetro de pás rotativas da marca Instrutherm AD – 155, e considerada
a velocidade terminal do produto.
Este equipamento foi montado especificamente para o desenvolvimento deste
trabalho.
26
Figura 2: Sistema para determinação da velocidade terminal
4 DELINEAMENTO ESTATÍSTICO
Para análise dos resultados foi utilizado o sistema computacional SAS (Statistical
Analysii System, 1997). O delineamento estatístico utilizado foi o delineamento
inteiramente ao acaso no esquema fatorial e o teste de Tukey para teste de médias.
Para análise dos dados de esfericidade foi utilizado esquema fatorial 3x2x2, onde
se tem 3 métodos, 2 variedades e 2 sistemas de cultivo, para circularidade, massa
específica real e aparente, porosidade e velocidade terminal utilizou-se de esquema
fatorial 2x2, onde tem-se 2 variedades e 2 sistemas de cutivo.
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A avaliação das propriedades físicas foram realizadas com os frutos do café
no estádio coco. Os teores de umidade para a variedade Catuaí orgânico foi de
12,9%, Catuaí convencional de 13,2%, para a variedade Iapar orgânico foi de 12,8%
e Iapar convencional de 13,4%.
5.1 Esfericidade e Circularidade
Pode-se observar na Tabela 1 os valores das médias da esfericidade
determinada por três métodos distintos, E1 que corresponde a Equação 3, E2 que
corresponde a Equação 6 e E3 que corresponde a Equação 7, em função das
variedades estudadas, e na Tabela 2 tem-se os valores das médias das
esfericidades em função do sistema de produção.
Tabela 1 – Médias das esfericidades em função do método e variedade
Variedade
Método
Catuaí Iapar
E1 0,3341 B 0,3253 B
E2 0,7150 A 0,7157 A
E3
0,7030 A 0,7163 A
Tabela 2– Médias das esfericidades em função do método e sistema
Sistema
Método
Convencional Orgânico
E1
0,3317 B 0,3277 B
E2 0,7075 A 0,7232 A
E3 0,7153 A 0,7040 A
29
Os métodos para cálculo de esfericidade diferiram estatisticamente ao nível de
1% de significância. O método E1, no qual foi empregado a Equação 3, sempre
resultou nos menores valores para esfericidade quando comparado aos métodos E2
e E3 em que se utilizou as Equações 6 e 7, respectivamente.
Para variedade, sistema de cultivo e interação entre método de cálculo da
esfericidade e variedade não foi observada diferença estatística significativa.
Na Tabela 3 podem ser observados os valores das dimensões médias dos
eixos ortogonais e na Tabela 4 a esfericidade para grãos de café no estádio coco
determinada por três métodos.
Tabela 3 – Dimensões médias dos eixos (“a”, “b” e “c”) ortogonais dos grãos de café
coco,
Eixos ortogonais (mm) Variedade
a b c
Catuai orgânico
7,80 5,18 4,00
Catuaí convencional
7,52 5,46 3,94
Iapar orgânico
7,70 5,60 4,30
Iapar convencional
8,00 5,60 3,80
Em trabalho realizado por Corrêa et al. (2002), utilizando café Catuaí com teor
de umidade de 12%, verificou-se os seguintes valores para os eixos ortogonais:
comprimento (a) igual a 12,90 mm, largura (b) igual a 10,16 mm e espessura (c)
igual a 9,09 mm.
Também Magalhães (2000), trabalhando com café na variedade Catuaí com
teor de umidade de 12,6%, obteve valores doe eixos ortogonais comprimento,
largura e espessura iguais a 12,27 mm, 9,26 mm e 8,73mm respectivamente.
Em trabalho realizado por Penha et al. (2007), verifica-se que o comprimento,
a largura e a espessura dos grãos de café tenderam a serem diretamente
proporcionais ao teor de água. O fenômeno pode ser explicado pelas modificações
estruturais associadas às alterações celulares do produto, quando o mesmo é
submetido ao processo de umedecimento, apresentando assim as mesmas
características da maioria dos produtos agrícolas.
30
Tabela 4 - Esfericidades (E1, E2 e E3), em porcentagem, determinadas pelas
Equações “3”, “6” e “7” respectivamente e seus desvio-padrão
Catuaí orgânico
Catuaí convencional Iapar orgânico
Iapar convencional
E1
33,0 33,9 32,6 32,5
DP
2,9 4,5 2,4 4,5
E2
70,6 72,4 74,1 69,1
DP 5,5 6,0 6,8 5,7
E3
68,0 73,0 73,0 70,0
DP
9,0 11,0 9,9 10,0
Nota-se que a esfericidade apresentou valores diferentes para as três
Equações utilizadas, sendo que as Equações 6 e 7 tendem a fornecer maiores
valores de esfericidade, enquanto a Equação 3 tende a oferecer menores valores,
tanto para café orgânico quanto para o café convencional nas duas variedades
estudadas. Contudo, utilizando-se a Equação 3 obteve-se menores desvios, no
entanto, os valores obtidos com a utilização das Equações 6 e 7 foram muito
semelhantes, sugerindo-se então, que seriam os melhores métodos para a
determinação da esfericidade.
Corrêa et al. (2002), em estudos feitos com café na variedade Catuaí, com
teor de umidade de 12%,observaram que o valor de esfericidade, utilizando a
equação 7, foi de 82,18%.
Também Magalhães (2000), trabalhando com café na variedade Catuaí, com
teor de umidade de 12,6%, utilizou a equação 6 e verificou valor de esfericidade
igual a 81,6%.
Os valores médios de circularidade expressos em porcentagem para as
variedades e sistemas de plantio avaliados, encontram-se na Tabela 5. A variedade
Iapar cultiivada em sistema orgânico apresentou 71% de circularidade, já o Iapar em
sistema convencional apresentou 70% de circularidade. Para a variedade Catuaí no
sistema orgânico o valor da circularidade obtido foi de 72% e Catuaí no sistema
convencional apresentou 71% de circularidade.
31
O menor valor de desvio padrão observado foi para a variedade Iapar
orgânico. Pode-se observar que os valores médios não variaram muito em função da
variedade e do sistema de produção.
Tabela 5 – Valores médios de circularidade expressos em porcentagem calculados
de uma amostra de 100 grãos de café nas variedades Catuaí e Iapar, orgânicos e
convencionais.
Variedades Circularidade (%)
Média desvio-padrão
Catuaí orgânico
72 9,0
Catuaí convencional
71 9,0
Iapar orgânico
71
6,7
Iapar convencional
70 8,0
Também, segundo trabalho de Corrêa et al. (2002), com café na variedade
Catuaí, com teor de umidade de 12%, foi determinado valor de circularidade
utilizando-se da Equação 9, de 78,76%.
5.2 Massa específica real e aparente
Na Tabela 6 foi apresentado o resumo geral dos valores médios da massa
específicas real e aparente, determinados para amostras de café Catuaí
convencional e orgânico e Iapar convencional e orgânico, no estádio coco.
Tabela 6 – Massas específicas, aparente e real observadas, para amostras de café
de diferentes variedades e tratamentos culturais.
Massa específica
Variedade
Real (kg m
-3
) Aparente (kg m
-3
)
Média Desvio padrão
Média Desvio Padrão
Iapar Orgânico
983 1,5 745,1 2,6
Iapar Convencional 1036 1,8 717,5 2,7
Catuaí Orgânico
1502 1,2 807,7 8,2
Catuaí convencional
1132 2,5 749,2 2,9
Observa-se que a massa específica real do café na variedade Iapar
tratamento orgânico, apresentou menor valor médio, igual a 983 kg m
-3
e o maior
32
valor médio foi observado para o café variedade Catuaí orgânico, igual a 1502 kg m
-3
o qual também apresentou maior valor médio de massa específica aparente, sendo
igual a 807,7 kg m
-3
. Já o menor valor médio de massa específica aparente foi
observado para a variedade Iapar, tratamento convencional (Tabela 6).
Não foi observada diferença estatisticamente significativa da massa especifica
aparente de grãos de café no estádio coco tanto para variedade como para sistema
de produção e nem na interação variedades e sistemas de produção.
Ao nível de 1% de probabilidade verificou-se que existe diferença estatística
significativa entre os sistemas de produção e na interação variedade e sistema de
produção quando se avaliou a massa específica real dos frutos de café no estádio
coco.
Couto et al. (1999), observaram que a massa específica real do café Catuaí,
com teor de umidade de 13,3% foi de 729 kg m
-3
e que a massa específica aparente
teve valor de 393,6 kg m
-3
. Observaram também que a variação foi de 0,565 a 1,124
g cm
-3
, é menor que a observada para a maioria dos grãos agrícolas. Já a massa
específica aparente do café, que variou de 391,3 a 606,6 kg m
-3
, é menor que a
apresentada pela maioria dos grãos agrícolas, sendo comparável à da aveia.
Silva et al. (2006) obtiveram valores para a massa específica aparente que
variaram de 353,1 a 456,0 kg m
-3
, para café coco na variedade Catuaí. A massa
específica real do café coco oscilou de 724,7 a 930,9 kg m
-3
.
Na Tabela 7 são apresentados valores médios de massa específica real.
Para o cultivo em sistema orgânico não houve diferença estatística significativa
quando foram comparadas as variedades Catuaí e Iapar quanto aos valores médios
de massa específica real. Em sistema de cultivo convencional observou-se diferença
estatística significativa entre as duas variedades, em que o maior valor foi atribuído a
variedade Catuai com 1036,4 kg m
-3
.
Quando se compara o sistema de cultivo para a mesma variedade, constata-
se que para a variedade Iapar não houve diferença estatística significativa para
massa específica real entre sistema orgânico e convencional de cultivo. No entanto,
esta diferença ocorre para a variedade Catuaí, em que a massa específica real foi
maior em sistema orgânico, cujo valor foi de 1132,0 kg m
-3
, quando comparada ao
sistema convencional.
33
Tabela 7 – Massa específica real média estimadas para frutos de café no estádio
coco
Variedade
Sistema
Catuaí Iapar
Orgânico
1132,0 A b 1301,9 A a
Convencional 1036,4 A a 983,1 B a
Segundo Afonso Junior (2001), os valores de massa específica real e
aparente tendem a uma variação menor para baixos teores de umidade; o que se
explica pelo fato da casca e do pergaminho desses cafés se contraírem de modo
diferenciado do grão, sendo que o grão sofre mudanças volumétricas mais
acentuadas que a casca e, ou, o pergaminho que o envolve, de tal forma que os
valores de massa específica, tanto a real quanto a aparente, sofrem uma variação
reduzida em função da pequena mudança do volume do conjunto casca-
pergaminho-grão. Isto faz com que o comportamento dessas propriedades físicas
apresente-se de maneira diferente que a apresentada pela maioria dos grãos
agrícolas, cujos valores tendem a aumentar com o decréscimo do teor de umidade
do produto (Moshenin, 1986; Brooker et al., 1992).
A variação das propriedades físicas, massa específica real e aparente dos
frutos e grãos de café, em função do teor de umidade, apresenta tendência diferente
daquela observada para a maioria dos grãos agrícolas. Já a porosidade da massa
do café e o volume do produto apresentam comportamento semelhante ao
apresentado por diversos grãos, durante o processo de redução de umidade. O
volume e as massas específicas real e aparente do café, das diferentes formas de
preparo analisadas, aumentam com a elevação do teor de umidade do produto,
enquanto a porosidade cresce com o aumento do teor de umidade dos frutos e
grãos de café, até um valor máximo, passando em seguir a decrescer (Afonso
Junior, 2001).
5.3 Porosidade
34
Os valores de porosidade determinados para grãos de café, variaram de 24%
a 38%, sendo que a porosidade de 24% foi determinada para café Iapar orgânico,
31% para Iapar convencional, 38% para Catuaí orgânico e 34% para Catuaí
convencional (Tabela 8). Estes valores encontram-se na mesma faixa de valores de
porosidade observada para a maioria dos grãos.
Em trabalho realizado por Couto et al (1999), com café da variedade Catuaí,
com teor de umidade de 13,3%, obtiveram valor de 46% de porosidade. Para Silva
et al. (2006), as porosidades do café em coco, também da variedade Catuaí
variaram de 47,5 a 51,9%.
Tabela 8 – Porosidade para amostras de café de diferentes variedades e
tratamentos culturais.
5.4 Velocidade terminal
Para velocidade terminal dos grãos de café no estádio coco houve diferença
estatística significativa ao nível de 1% de probabilidade quando se compara as
variedades e os sistemas de produção, mas não houve diferença para a interação
variedade x sistema de cultivo.
Na Tabela 9 encontram-se os valores médios de velocidade terminal para as
variedades quanto para os sistemas de cultivo.
Tabela 9 – Valores médios de velocidade terminal para frutos de café no estádio
coco
Variedade Velocidade terminal média
Catuaí 9,8 B
Iapar
10,5166 A
Sistema
Porosidade (%)
Variedades
Média Desvio Padrão
Iapar orgânico
24 5,1
Iapar convencional 31 5,3
Catuaí orgânico
38 6,5
Catuaí convencional
34 5,7
35
Convencional
9,45 B
Orgânico
10,8666 A
Os valores médios de velocidade terminal foram maiores para a variedade
Iapar e para cultivo em sistema orgânico, que foram de 10,5 e 10,9 m s
-1
,
respectivamente.
Segundo trabalho de Couto et al. (2003), determinando velocidade terminal
com frutos de café da variedade Catuaí, com teor de umidade de 13,3%, obtiveram
valor de 11,1 m s
-1
, empregando mesma metodologia.
Para Teixeira et al. (2003), os valores médios das velocidades terminais, de
grãos de milho, obtidos experimentalmente, ficaram em torno de 8,25 e 8,92 e os
calculados foram 7,83 e 8,89 ms
-1
. Segundo os autores, isto ocorreu, principalmente,
devido ao método empregado em sua determinação, pois em razão da forma
irregular dos grãos, sempre há uma tendência à rotação das partículas, acarretando
a obtenção de valores superestimados.
5.5 Correlações entre as variáveis estudadas
Na Tabela 10 encontram-se as correlações entre as propriedades físicas
circularidade, massa específica aparente, massa específica real e velocidade
terminal.
A circularidade apresentou correlação positiva com a massa específica real e
com a velocidade terminal.
Analisando-se em relação à massa específica real e velocidade terminal,
como a aproximação do fruto do café de um esferóide a massa especifica real sofre
diminuição, aumenta a rugosidade superficial e conseqüentemente afeta os valores
de velocidade terminal.
Segundo Corrêa et al. (2002) a circularidade do fruto diminui com a perda de
água dos mesmos, indicando ser a geometria de um esferóide oblato mais
adequada para representar a forma do fruto do café mais seco. E de acordo com
Couto et al. (2003), o comportamento da rugosidade da superfície de frutos de café
difere visivelmente daquele para outros grãos agrícolas. À medida que o teor de
36
umidade deste produto é reduzido, a rugosidade superficial aumenta. O que afeta
diretamente a velocidade terminal.
Tabela 10 – Correlações entre as variáveis estudadas.
CIR MA Mer V. TERMINAL
CIR
1,000 0,1087
0,980 0,7871
MA
0,1087
1,000 0,2793
0,2686
Mer 0,9808
0,2793
1,000 0,8561
V. TERMINAL
0,7871
0,2686
0,8561
1,000
CIR – circularidade
MA – massa específica aparente
Mer – massa específica real
V. TERMINAL – velocidade terminal
6 CONCLUSÕES
Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que:
- A medida dos eixos ortogonais (a, b e c) não apresentou diferença
significativa, quando comparadas as variedades e os tipos de tratamentos.
- Nas determinações da esfericidade, utilizando-se a Equação 3 obteve-se
menores desvios, no entanto recomenda-se a utilização tanto da Equação 6
como da equação 7, pois os valores encontrados com a sua utilização foram
muito semelhantes para as variedades e sistemas de cultivo estudados.
- O tipo de tratamento (orgânico e convencional) e a variedade, não implicaram
em diferença nas determinações de circularidade.
- Os valores de massa específica aparente e real encontrados foram
semelhantes aos descritos por outros autores, no entanto, comparando-se o
café orgânico com o convencional, não houve diferença de valores.
- A variedade Catuaí tratamento orgânico, apresentou maior valor médio de
porosidade, contudo não observou-se diferença significativa entre café
orgânico e convencional nas duas variedades analisadas.
- Os tratamentos orgânicos apresentaram, nas determinações de velocidade
terminal, valores cerca de 9% superiores aos convencionais.
- Houve correlação principalmente entre a circularidade e massa específica real
e velocidade terminal.
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