Orientador : Florencia Cecilia Menegalli

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de avaliação econômica e energética de sistemas de secagem e combustão para a borra de café, combinando o uso de: prensa, secador leito fluidizado e secador transporte pneumático. A cinética de secagem deste resíduo da indústria do café solúvel foi...

Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de avaliação econômica e energética de sistemas de secagem e combustão para a borra de café, combinando o uso de: prensa, secador leito fluidizado e secador transporte pneumático. A cinética de secagem deste resíduo da indústria do café solúvel foi determinada no secador de leito fluidizado com fluxo mássico de ar variando de 1,05 a 1,50 kg/m²s e temperatura do gás na faixa de 70,3 a 141,5 °C. Nestas condições verificou-se a influência destes parâmetros no processo de secagem. Foi também determinada a velocidade mínima de fluidizarão em função da umidade do sólido. Para o secador de transporte pneumático observou-se a influência da temperatura e fluxo mássico de gás e da vazão de sólidos sob a secagem da borra. Estes parâmetros variaram respectivamente entre: 99,2 e 225,9°C; 5,9 e 11,7 kg/m²s e 11,6 e 41,8 kg/h. A umidade do sólido esteve entre 1,20 e 2,16 b.s.. Em ambos os casos foram comparados os valores experimentais dos adimensionais Nusselt e Reynolds com os modelos obtidos por vários autores para outros materiais. Os resultados mostraram uma tendência semelhante porém os valores de Nusselt obtidos foram inferiores aos encontrados na literatura. Também foram determinados os coeficientes de transferência de calor por volume de leito para os dois casos, sendo este parâmetro utilizado no dimensionamento dos dois tipos de secadores. Foram estudadas 4 combinações de equipamentos para a redução de umidade num total de 9 sistemas assim distribuídos: A) prensa (1), B) prensa + leito fluidizado (2), C) prensa + transporte pneumático (1) e D) prensa + leito fluidizado + transporte pneumático (5). A última combinação apresenta vários comprimentos para o pneumático e diversas áreas para o leito fluidizado. Para todos os sistemas acima, foram consideradas as vazões de borra de 1000 e 5000 kg/h, a 85% b.u.. Avaliou-se ainda a aquisição de uma caldeira mista e a adaptação de uma a óleo já existente. O Retorno do Investimento (% ao ano), foi o critério usado para a avaliação econômica dos sistemas de secagem e combustão. 0 cálculo deste índice considerou a economia gerada pela queima da borra, a 25% ou 50% b.u., em substituição ao óleo combustível. Os resultados mostraram que os casos em que se utilizou a prensagem e um secador de transporte pneumático com 18 m de comprimento são os mais vantajosos

Abstract: Drying and combustion systems for spent coffee grounds were evaluated economically and in terms of energy efficiency. The following apparatus were used: press; fluidized bed dryer; pneumatic transport dryer. The kinetics of the drying of the industrial coffee residue was...

Abstract: Drying and combustion systems for spent coffee grounds were evaluated economically and in terms of energy efficiency. The following apparatus were used: press; fluidized bed dryer; pneumatic transport dryer. The kinetics of the drying of the industrial coffee residue was determined in a fluidized bed dryer at an air rate between 1,05 and 1,50 kg m-² s-¹ and gas temperature in the range 70,3 to 141,5 °C. Under such conditions the influence of these two parameters on the drying process was studied. The minimum fluidization velocity was also determined as a function of the water content of the solid. For the pneumatic transport dryer the effects of temperature and gas rate, and also of solid rate, on the drying of spent coffee grounds were observed. These parameters varied respectively between: 99,2 and 225,9 °C; 5,9 and 11,7 kg m-² s-¹ ; 11,6 and 41,8 kg h-¹. The water content of the solids was between 1,20 and 2,16 dry basis. For both dryers, the experimental values of the dimensionless Nusselt and Reynolds numbers were compared to the values of these parameters obtained by other authors for other materials. The results showed a similar tendency, however the values obtained from the Nusselt number were lower than those found in the literature. The heat transfer coefficient per unit volume of bed were also determined for the two dryers. Four combinations of equipment for the removal of water were proposed in a total of nine systems distributed as follows: A) press (1), B) press + fluidized bed (2), C) press + pneumatic transport (1), D) press + fluidized bed + pneumatic transport (5). The last combination allows various lengths for pneumatic transport and various areas for the fluidized bed. Flow rate of 1000 and 5000 kg h-¹, at 85 per cent moisture, were used for the above systems. The aquisition of a mixt boiler and the adaptation of a boiler was considered. Investment return (% per year), was the criterion used to evaluate the drying and combustion systems. The calculation of this parameter took into consideration the economy obtained by burning spent coffee grounds, at 25 or 50 per cent moisture, instead of fuel oil. The results showed that the best case involved the use of a press and pneumatic transport dryer of length 18 m