Thermal efficiency of the flat solar collector during drying coffee (Coffea arabica L.) under different climate conditions

Authors

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2020.006.0032

Keywords:

Hybrid solar-electric dryer, Drying parameters, Pluviometric index, Mass loss

Abstract

The drying stage of the coffee must be efficient, aiming at its beverage quality and the consequent competitiveness of the grain in the market. Among the forms of drying, it is possible to adopt a solar dryer in order to circumvent disadvantages arising from conventional methods. Thus, the objective was to evaluate the thermal efficiency of the flat solar collector (FSC) coupled to the hybrid electric solar dryer (HESD) in sunny periods (SP) and with incidence of rain (RP). The drying of Arabica coffee (yellow Catuaí) was carried out in the HESD composed of the flat solar collector, drying chamber and air exhaust system powered by conventional or photovoltaic electric energy. The effective period of solar drying was 51 h with intermittence of 15 h (night time). During drying, the parameters of temperature, relative humidity (RH), solar irradiation and pluviometric index were monitored. The fruits separated in lots of pulped and natural coffee were placed in trays containing removable baskets inside the drying chamber. The average temperature and RH of the ambient air was 23.1 oC and 76.0%, respectively, being in the SP of 26.4 oC and 62.0% and RP of 19.8 oC and 89.9%. The average solar irradiation and pluviometric index were 210.9 W m-2 and 10.4 mm, respectively, throughout the effective period of solar drying. The highest temperature with the respective average RH reached at the exit of the FSC occurred on the first day of the sunny period, being 41.9 oC and 52.1%. Higher temperature and lower relative humidity of the drying air are observed at the outlet when compared to the entry of the flat solar collector, regardless of the climatic conditions of the drying period. The maximum average thermal efficiency obtained from the FSC was 71.6, 58.6 and 21.3% in the SP, RP and global, respectively. The pulped and natural fruit mass decreased by 27.4 and 34.2%, respectively, due to water loss. Thus, it can be concluded that the HESD was efficient in the solar drying of coffee fruits, regardless of the lot and climatic conditions.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Beatriz Costalonga Vargas, Universidade Federal de Viçosa

Possui técnico em Eletromecânica pelo Instituto Federal do Espírito Santo (IFES) e graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (UFRRJ). Durante a graduação, foi bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) de iniciação científica por três anos, nas áreas de Máquinas e Mecanização Agrícola e Energias Alternativas Rurais. Atualmente é discente de Mestrado pela Universidade Federal de Viçosa (UFV) na área de Mecanização Agrícola, seguindo a Linha de Pesquisa de Tecnologia de Aplicação de Defensivos, utilizando o sistema PWM.

Juliana Lobo Paes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Possui graduação em Engenharia Agrícola e Ambiental pela Universidade Federal de Viçosa (2006), mestrado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2008) e doutorado em Engenharia Agrícola pela Universidade Federal de Viçosa (2011). Atualmente é professor adjunto C4 da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Energia na Agricultura, atuando principalmente nos seguintes temas: economia circular, energia alternativa, biodigestores, biogás, secagem solar, ozonização e insetos-praga de grãos armazenado. É coordenadora do Grupo de Pesquisa GERAR - Grupo de Energias Renováveis e Alternativas Rurais. Mãe de uma filha, esteve em licença maternidade em 2014.

Dhiego Santos Cordeiro da Silva, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Possui ensino-medio-segundo-graupelo Colégio Pedro II(2009). Tem experiência na área de Engenharia Agrícola, com ênfase em Energização Rural.

Milena Araújo Silva, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Possui ensino-medio-segundo-graupelo Colégio Estadual Bangu(2007). Tem experiência na área de Engenharia Agrícola.

Maxmillian Alves de Oliveira Merlo, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Possui graduação em Gestão Ambiental pelo Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (2012). Graduando em Engemharia Agrícola e Ambiental pela Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, monitor das disciplinas Energias Alternativas, Energias na Agricultura e Eletrificação Rural. Membro do Grupo de Pesquisas em Energias Renováveis e Alternativas Rurais - GERAR da UFRRJ

Pedro Luis Belfort Gomes Fernandes, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro

Graduando em Engenharia Agrícola e Ambiental. Atualmente é membro da Assessoria de Programas Sustentáveis e Meio Ambiente, integrante da Coordenadoria de Projetos do Grupo de Automação, Mecanização e Máquinas Agrícolas (GAMMA) e estagiário de Iniciação Científica Voluntária do Laboratório de Energias Alternativas, da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. Atua principalmente nos seguintes temas: sustentabilidade, energias alternativas e renováveis com foco em biodigestão anaeróbica. 

Published

2020-07-06

Most read articles by the same author(s)