segunda-feira, 31 de maio de 2010

SECAGEM DE SEMENTES GRÃOS SOJA

SECAGEM DE SEMENTES

1. Introdução
A colheita de sementes com grau de umidade acima dos recomendados para
armazenamento seguro torna-se uma prática comum entre os produtores de sementes,
pois, as sementes permanecendo na lavoura após a maturidade fisiológica, ficam
expostas à ação das flutuações de temperatura e umidade relativa e do orvalho e/ou
chuvas que, em processos alternados de sorção e dessorção de água, podem causar
significativos danos físicos e fisiológicos.
Assim, para evitar o “armazenamento de campo” torna-se necessário antecipar
ao máximo o momento de colheita, obtendo sementes com grau de umidade tal que
ocorrerá a necessidade de secagem imediata, mas, em contrapartida, possibilitando obter
sementes que apresentem reduzidos índices de danificação e deterioração, permitindo ao
produtor melhor planejar a colheita.
O intervalo de tempo que separa o final da colheita do início do processo de
secagem deve ser o mais reduzido possível porque, nesta fase do processo, as sementes
com umidade elevada apresentam altas taxas de atividade respiratória e, o consumo
antecipado de reservas provoca um desgaste fisiológico que, na prática, produzirão
baixos índices de germinação e vigor no futuro.

2. Princípios de Secagem
O vapor d’água presente nas sementes tende a ocupar todos os espaços
intercelulares, gerando pressões em todas direções. Por outro lado a água presente no ar
de secagem sob a forma de vapor exerce, também, uma pressão parcial, designada
pressão parcial de vapor d’água no ar.
O processo de secagem envolve a retirada parcial de água das sementes através
da transferência simultânea de calor do ar para as sementes e de água, por meio de fluxo
de vapor, das sementes para o ar. Assim, a secagem de sementes, mediante convecção
forçada do ar aquecido compreende, essencialmente, dois processos simultâneos: a)
evaporação da água superficial das sementes para o ar circundante; b) movimento de
água do interior para a superfície das sementes, em virtude de gradiente hídrico entre
essas duas regiões.
O modo mais utilizado para aumentar o diferencial entre as pressões de vapor da
superfície das sementes e do ar de secagem é o aquecimento do ar, diminuindo sua
umidade relativa, que adquire maior capacidade de retirada de água.
3. Métodos de Secagem

3.1.Secagem Natural
A secagem natural utiliza as energias solar e eólica para remover a umidade das
sementes, utilizando recursos como eiras ou lonas. Cuidados especiais devem ser
tomados para que as sementes não sofram aquecimento excessivo e que a secagem
ocorra do modo mais uniforme possível. Este método, em geral, é pouco suscetível a
riscos de danificação mecânica e térmica sendo, no entanto, dependente das condições
psicrométricas do ar ambiente, que muitas vezes não são adequadas para a secagem das
sementes.É um método adequado para reduzida quantidade de sementes.

3.2. Secagem artificial
3.2.1. Secagem estacionária.
Consiste, basicamente, no insuflamento de ar aquecido através de um volume de
sementes que permanece estático. A secagem ocorre em camadas com a formação de
zonas de secagem onde, a camada de sementes onde mais efetivamente se verifica a
passagem de água das sementes para o ar é denominada de frente de secagem.
Os secadores estacionários mais utilizados para secagem de sementes utilizando
este método são os silos com distribuição axial ou radial do fluxo de ar (Figura 1).
Deve-se ter cuidados operacionais para evitar secagem excessiva na camada de
sementes próxima a entrada de ar quente e a demora de secagem das camadas mais
distantes. Resultados de pesquisas indicam para sementes com 16 a 18% de umidade a
utilização de fluxos de ar de 8 a 10 m³/min./t, temperatura do ar máxima de 40 a 43°C,
umidade relativa do ar mínima de 40% e altura da camada de sementes não superior a
1,5m para sementes com dimensões semelhantes a soja.


Figura 1. Silo para secagem estacionária de sementes


3.2.2. Secagem Intermitente.
Na secagem intermitente, as sementes são submetidas à ação do ar aquecido na
câmara de secagem a intervalos regulares de tempo permitindo, assim, a
homogeneização da umidade e resfriamento quando as mesmas estão passando pelas
partes do sistema onde não recebem ar aquecido (elevador e câmara de equalização ou
resfriamento) (Figura 2).
Neste método a rapidez e uniformidade de secagem são as características mais
relevantes. A secagem de sementes empregando ar aquecido durante intervalos
regulares de tempo, intercalado por períodos sem aquecimento (equalização), possibilita
a redistribuição de umidade, reduzindo os gradientes hídrico e térmico e, como
conseqüência os danos físicos (fissuras) às sementes.
Em razão da intermitência, é possível o emprego de temperaturas do ar aquecido
que alcançam até 70 a 80°C, sem, no entanto ocasionar excessivo aquecimento das
sementes que, em geral, não atingem temperaturas acima de 40 a 43°C.

Figura 2. Secador intermitente





























Operação de fornalhas em secadores cascata
Para a realização do processo de secagem artificial quase sempre é necessário aumentar o potencial de secagem do ar. E isto é feito com o aumento da temperatura do ar. Para tanto, geralmente são empregadas as fornalhas.
As fornalhas devem ser dimensionadas para garantir a combustão completa dos combustíveis que são classificados em:
(1) sólidos – lenha e carvão;
(2) gasosos – gás natural e gás liquefeito de petróleo - GLP; e
(3) líquidos – fuel oil, gasolina e óleo diesel.

Em função do tipo de combustível as fornalhas são tipificadas em: (i) fornalhas para combustíveis sólidos, (ii) fornalhas para combustíveis sólidos pulverizados, (iii) fornalhas para combustíveis líquidos e (iv) fornalhas para combustíveis gasosos.
Uma das características importantes dos combustíveis é o poder calorífico. Esta medida corresponde à quantidade de energia calorífica liberada na combustão, sendo expressa em quilocalorias liberadas por quilo do combustível queimado. Conforme mostrado na Tabela 1, por exemplo, ao ser queimado um quilo pinho são liberadas 3.300 quilocalorias.

Tabela 1 – Poder calorífico de alguns combustíveis
Combustível - Poder Calorífico (k Calorias / kg)

Cabreúna 4.115
Canelinha 4.010
Eucalipto 2.800 – 3.340
Figueira 3.390
Ipê 4.020
Jacarandá 3.780
Pinho 3.300
Óleo diesel 10.300
Gasolina 11.000
Álcool 6.214
Gás GLP 11.000
Fuel Oil 9.600
Carvão 4.400
Fonte: WEBER (2001)

Devido ao baixo custo de aquisição, a lenha é o combustível mais utilizado na secagem de grãos no Brasil. E esta, quando totalmente seca, 0% de umidade, possui a seguinte composição química: (i) 49% de carbono, (ii) 6% de hidrogênio, (iii) 38% de oxigênio e (iv) 2% de minerais - que é a porção convertida em cinzas.
No entanto, quando cortada, a lenha possui teor de umidade entre 40 a 55% e quando seca ao ar apresenta teores entre 20 a 25%. É certo afirmar que quanto menor é o teor de umidade da lenha, maior é o poder calorífico.
As principais vantagens do uso da lenha são: (i) menor custo por tonelada na produção de energia, isto no Brasil; (ii) emprego de mão-de-obra não qualificada, o que promove a fixação do homem no campo; (iii) fácil armazenagem a céu aberto; e (iv) a geração de baixos teores de cinza e enxofre. Além disto, é um combustível renovável.
As principias desvantagens são: (i) exigências ambientais que fazem requerer o uso racional, sendo então, necessário o planejamento do cultivo e exploração; (ii) fornecimento irregular; (iii) baixo poder calorífico; e (iv) difícil automatização das fornalhas.

1. Processo de Combustão
A combustão ou queima é uma reação química que permite produzir calor mediante a interação de três fatores: (i) combustível, (ii) oxigênio e (iii) a ocorrência da temperatura de ignição. Estes três fatores constituem o Triângulo do Fogo (Figura 1).


O combustível trata da matéria que irá liberar a energia calorífica. O oxigênio é fornecido pelo ar atmosférico. O ar normalmente em sua composição apresenta 20% de oxigênio. A temperatura de ignição corresponde o nível de temperatura que o combustível deve atingir para iniciar a queima. Para lenha, a temperatura de ignição é de aproximadamente 300 oC, enquanto que para o carvão é 350 oC e para gás GLP, 500 oC.
Na falta de um dos fatores do Triângulo do Fogo, a combustão não ocorre. Conhecendo este principio, o mesmo pode ser aplicado para o controle de incêndios. Pois, basta neste caso eliminar um dos fatores.

2. Componentes das Fornalhas a Lenha

As fornalhas devem ser dimensionadas para: (1) possibilitar o aquecimento do combustível para que seja atingida a temperatura de ignição de forma auto-sustentável, (2) promover a mistura do ar com o combustível a uma dosagem ideal, e (3) propiciar a retenção dos gases oriundos da queima do combustível por um intervalo tempo, de tal forma, a ocorrer à combustão completa. Isto porque estes gases ao sofrer combustão também liberam energia calorífica. Estes fatores constituem os 3Ts da combustão, que são: Temperatura do combustível, Tempo de execução e Turbulência do ar.

a) Temperatura do combustível: para que ocorra a combustão o combustível deve atingir a temperatura de ignição. Para lenha é a temperatura de 300 oC, se a temperatura for inferior, ocorrerá combustão incompleta, o que gera fumaça e carvão em excesso. Por outro lado, se a temperatura for muito superior a de ignição, ocorrerá à fusão do combustível.

b) Tempo de execução: o combustível e os gases voláteis gerados devem permanecer na fornalha por um intervalo de tempo necessário para que ocorra a combustão completa.

c) Turbulência ? o desenho da fornalha deve favorecer o movimento turbulento do ar. Assim, todo o combustível poderá ser envolvido pelo oxigênio presente no ar. Deste modo, a reação de combustão ocorrerá de forma ideal.

Nas Figuras 2 e 3 são representados esquematicamente dois modelos de fornalhas mais utilizados nas unidades armazenadoras brasileiras e suas partes são descritas a seguir:

Figura 2 – Fornalha para lenha com tiragem superior do ar aquecido (ANDRADE et al, 1996)

Figura 3 – Fornalha para lenha com tiragem inferior do ar aquecido (WEBER, 2001)

Câmara de combustão: É o espaço projetado para que ocorra a combustão da lenha e gases voláteis gerados. Conforme é demonstrado nas Figuras 2 e 3, normalmente, a câmara de combustão é dividida em três estágios. O primeiro estágio, que corresponde a 50% do volume da câmara, é utilizado para combustão da lenha. O segundo e terceiro estágios são utilizados para queima dos gases voláteis gerados no primeiro estágio. Cada um destes deve corresponder a 25% do volume da câmara. Estes dois estágios devem propiciar a circulação dos gases da combustão por três motivos: (1) permitir a retenção dos gases voláteis por um intervalo de tempo que possibilite a combustão completa; (2) eliminar fagulhas, e (3) quebrar as chamas. Na Tabela 2, são feitas indicações de volumes de câmaras de combustão conforme a capacidade de secagem de secadores cascata. Deste modo, por exemplo, a fornalha acoplada a um secador de 60 t/h deverá ter uma grelha com a área mínima de 6,92 m2 e o volume interno da câmara de combustão deverá ser de no mínimo 20,11 m3. Esta fornalha terá um consumo médio de 1.100 kg de lenha por hora, ou seja, 2,4 m3 de lenha por hora.

Tabela 3 – Área de grelha, volume da câmara de combustão e consumo de lenha em função da capacidade de secagem de secadores cascata.


Portas de carregamento: São aberturas na câmara de combustão empregadas para o abastecimento de lenha. É recomendado que estas sejam instaladas a cada um metro.

Grelha: É a grade metálica localizada na câmara de combustão com a função de manter a lenha suspensa. Isto facilita o envolvimento da lenha pelo ar. Na Tabela 3 são apresentados valores de áreas de grelha em função da capacidade horária de secagem de secadores tipo cascata. É recomendado que a profundidade da grelha não ultrapasse a 2 metros. Isto para facilitar a operação de abastecimento. No projeto de fornalhas, cada metro quadrado de grelha deve permitir a queima de 80 a 160 kg de lenha/hora.

Entradas de ar primário: São aberturas abaixo da linha da grelhas, situadas geralmente na parte frontal das fornalhas. Estas aberturas têm por função propiciar a entrada da vazão de ar (metros cúbicos/hora) necessária para combustão. Em modelos antigos de secadores, cerca de 10% do volume de ar sugado pelo sistema ventilação deve passar pelas entradas de ar primário, enquanto que para os novos modelos, cerca de 15%. Assim, por exemplo, em um secador de 40 t/h, cerca de 15.000 m3 de ar/h deve passar pelas entradas de ar primário. Geralmente a fornalha de um secador de 40 t/h, possui seis entradas de ar primário na dimensão de 0,40 x 0,40 m. Isto implica que a velocidade do ar por estas entradas deve ser em torno de 5 m/s. Esta velocidade pode ser medida por meio de um anemômetro, Figura 3.

Cinzeiros: São aberturas localizadas na parte inferior do corpo da fornalha que tem por objetivo proporcionar a limpeza dos resíduos da combustão. Estas aberturas devem ser mantidas fechadas durante o uso da fornalha. Geralmente, os usuários confundem a finalidade dos cinzeiros com as das aberturas de ar primário. Estas últimas devem ser mantidas abertas durante o uso da fornalha.


Figura 4 – Anemômetro (modelos Airflow) destinados à medição da velocidade do ar.

Misturador tangencial ou Ciclone: Esta estrutura tem por principal função misturar o ar proveniente da fornalha com o ar ambiente. Cerca de 35 a 45 % do ar sugado pelo sistema de ventilação do secador deverá passar pelas entradas de ar localizado no corpo do misturador tangencial. Pela operação da mistura dos fluxos devem ser alcançados os seguintes objetivos: (i) obter cerca de 40% do volume de ar aspirado pelo sistema de ventilação do secador, (ii) eliminar fagulhas que podem causar incêndios no secador, e (iii) remover partículas sólidas (cinzas) presentes no ar.

3. Cuidados na Operação de Fornalhas.

Conforme citado acima, em média cerca de 10 a 15 % da vazão do ar aspirada pelo sistema de ventilação dos secadores tipos cascata devem passar pelas entradas de ar primário. Deste modo, no caso, por exemplo, de um secador de 40 t/h, com reaproveitamento do ar da câmara de resfriamento, se for empregada à vazão de ar de secagem igual a 100 mil m3 de ar/h tem-se que: (i) 60% (60 mil m3 de ar/h) deve ser proveniente da câmara de resfriamento, e (ii) 40% (40 mil m3 de ar/h) do sistema fornalha mais misturadora tangencial (quebra chamas).
Dos 40 mil m3 de ar/h, 37,5% (15 mil m3 de ar/h) deve passar pelas estradas de ar sob grelha. Os outros 62,5% deve ser proveniente do ar ambiente que entra pelas aberturas situadas no corpo do misturador tangencial.
Desta forma, ao ser processado o balanço geral da vazão de ar secagem (100 mil m3 de ar/h), é tido em média que: (i) 60% deve ser proveniente da câmara de resfriamento, (ii) 25 % do misturador tangencial, e (iii) 15 % da fornalha. Observação: Estes valores podem variar em função da capacidade de secagem, marca do secador, modelo de fornalha e condições ambientes: temperatura e umidade relativa.
Estes dados servem para demonstrar a importância da regulagem adequada das aberturas das entradas de ar primário. Infelizmente, existe por parte de alguns operadores a preocupação exclusiva com a temperatura registrada pelo termômetro instalado na câmara de secagem. Para tanto, tratam de estrangular as estradas de ar pela fornalha e pelo misturador tangencial. Assim, facilmente é atingida a temperatura desejada. No entanto, o sistema de ventiladores não consegue sugar a vazão de ar necessária devido à resistência imposta ao fechar estas entradas de ar. Como conseqüência, o rendimento do secador é afetado negativamente.
O importante é atingir a temperatura do ar de secagem desejada, como também, propiciar vazão de ar demandada pelo secador conforme especificações dos fabricantes.

Como procedimentos complementares são citados abaixo mais alguns cuidados na operação de fornalhas:

1. Limpar periodicamente a estrutura metálica das grelhas. Isto desobstrui a passagem de ar que propicia o arrefecimento das grades metálicas, conseqüentemente ocorre o aumento da vida útil.

2. Distribuir a lenha uniformemente pela área da grelha. Isto garante melhor aproveitamento do combustível.

3. Abastecer a fornalha somente com a quantidade de lenha necessária. O abastecimento deve ser feito periodicamente, por exemplo, a cada 20 minutos. Com isto é evitado o desperdício, como também, o superaquecimento da grelha e demais estruturas da fornalha.

4. Remover freqüentemente cinzas acumuladas abaixo da grelha e demais seções da fornalha. Isto evita a emissão de fagulhas na câmara de secagem.

5. Manter fechadas as portas de abastecimento durante a operação. Caso contrário o fluxo de ar pela fornalha não seguirá os sentidos apresentados na Figura 2. Assim, o rendimento da fornalha estará comprometido.

6. Observar as características das cinzas abaixo da grelha. Se for detectado muito carvão é indicativo de falta de oxigênio para combustão. Desde modo, os registros das entradas de ar primário devem ser regulados para uma abertura maior.

7. Manter abertas e desobstruídas as entradas de ar primário, isto para garantir o volume de ar necessário para combustão.

8. Manter fechados os registros dos cinzeiros instalados no corpo da fornalha e no misturador tangencial. Caso contrário ocorrerá entrada de ar por locais não desejáveis e isto compromete a performance da fornalha.

9. Manter desobstruídas a área de circulação ao redor da fornalha. Motivos: (i) garantir entradas de ar pelas aberturas primárias, como também, (ii) possibilitar o arrefecimento da fornalha.

10. Parar de abastecer a fornalha instante antes de finalizar a secagem. Motivos: (i) economizar combustível; e (ii) promover o arrefecimento da fornalha o que aumentada a vida útil.

11. Limpar e fazer manutenção da fornalha nas entressafras. A limpeza visa eliminar o abrigo de roedores e outras pragas. A manutenção objetiva garantir o perfeito rendimento da fornalha o que representa economia de consumo e aumenta a vida útil.




























ARMAZENAGEM
Secadores verticais
Secagem Contínua
O secador é composto basicamente de duas câmaras de secagem, uma câmara de resfriamento, geração de ar quente e sistema de exaustão de ar.
Recirculação do ar
O ar quente proveniente da câmara de resfriamento é duplamente reaproveitado no processo de secagem, o que proporciona uma significativa economia de energia térmica e elétrica.
Ventiladores axiais
O Fluxo de ar é gerado por ventiladores axiais, com maior eficiência e economia de energia elétrica.
Calha Cônica
(Desenvolvido pela Tecnal, conforme patente N.6300790-8)

Maior área de entrada com maior volume de ar na massa de grãos.
Secagem completa e homogênea, pois a velocidade e a distribuição do ar quente são iguais ao longo das calhas
Sistema modular

Vantagens do sistema modular de fabricação:
Totalmente parafusado
Facilidade na montagem e na manutenção
Possibilidade de ampliação do equipamento
Condições de ser fabricado totalmente galvanizado
Fluxo de ar


Introdução

A produção de grãos tem sofrido, nos últimos anos, grandes pressões por aumento de produtividade. Em função destas pressões, as práticas culturais, de manuseio e de armazenagem estão em acelerado processo de evolução.

Cada cultura e cada região procura adequar suas práticas na busca de maior produção, menor custo e maior qualidade, o trinômio que atualmente expressa, de forma abrangente, o conceito de produtividade.

Os fatores mais determinantes no potencial de produtividade de uma dada cultura são os relativos às práticas culturais e às condições climáticas. Há que se adequar a seleção de sementes, o preparo do solo, a época de plantio e os cuidados sanitários, entre outros fatores, para que se possa tirar o máximo de rendimento da cultura. A isto somam-se as variáveis climáticas que acabam por introduzir fatores ainda mais decisivos no desempenho da produção.

De qualquer forma, volume e qualidade são feitos no campo. O momento e a forma de proceder a colheita, por sua vez, introduzem outros elementos que afetam o resultado final de uma cultura.

De forma geral, a colheita é condicionada por uma série de fatores e nem sempre se consegue efetuá-la no momento mais adequado. Clima, disponibilidade de colheitadeiras e capacidade de secagem são alguns dos fatores que acabam por definir o momento e o ritmo de colheita possíveis.

Maturidade fisiológica

Os grãos ou sementes alcançam sua maturidade fisiológica (momento em que possuem o máximo de matéria seca) em níveis de umidade que impedem a colheita mecânica, além de não permitirem armazenamento seguro. Na maioria dos grãos, este nível de umidade está acima de 30%.

Como na maioria das vezes não se pode colher os grãos no momento exato de sua maturidade fisiológica, uma vez que colheitadeiras não são capazes de colher grãos com umidades muito elevadas, os grãos são colhidos mais secos, o que resulta em alguma perda. Como esta umidade de colheita ainda é elevada para uma armazenagem segura, normalmente é necessária a secagem artificial.

Como uma das poucas exceções de grãos colhidos no ponto de maturidade fisiológica, temos sementes de milho que são colhidas e secas em espigas e só debulhadas após a secagem. Importante ressaltar que este é um caso onde se procura preservar o máximo de rendimento em volume e qualidade do produto, ainda que incorrendo em custos de colheita, secagem e debulha mais elevados, mas aceitáveis no caso de sementes de alto valor econômico.

Já grãos como o soja, por exemplo, são colhidos, em algumas regiões, com um grau de umidade com o qual pode ser diretamente armazenado em silos com aeração. Nestes casos é recomendável que os silos sejam dotados de controle de aeração. Milho e arroz seguem tendência inversa e são colhidos tão cedo quanto possível, demandando significativo esforço de secagem.

A secagem

Dentre todos os processos que se aplicam para o trato pós-colheita, conservação e armazenagem adequada de grãos, a secagem é o de maior consumo energético. E energia, como bem se sabe, é produto caro e, ultimamente, escasso. Água deve ser evaporada para que os grãos reduzam sua umidade a níveis que possibilitem armazenamento seguro; e a termodinâmica nos dá muito pouca margem de manobra no que se refere a quanta energia temos que aplicar para que esta água se evapore. Sempre estaremos consumindo uma quantidade de energia superior ao calor latente de vaporização da água, que é algo em torno de 540 kcal/kg de H2O.

Além disto, os grãos são entidades biológicas extremamente sensíveis à ação do calor e da temperatura, que podem, quando excessivos, causar danos importantes nas características dos mesmos. Alguns atributos de qualidade e funcionais dos grãos podem ser seriamente comprometidos pelas agressões térmicas, e entre eles podemos citar o nível de trincas, a integridade de tecidos, a acidez, os níveis de proteínas, o poder germinativo, a aparência, apenas para citar alguns.

O estado da técnica conhece uma série de maneiras de secagem que podem ser aplicadas para secar diferentes produtos. As de aplicação prática sempre utilizam o ar como meio secante, ainda que existam outras formas de proceder a secagem. O ar é usado, na maior parte dos sistemas de secagem, como elemento que entrega calor aos grãos ao mesmo tempo que extrai a umidade. Assim sendo, as diferentes estratégias diferem apenas na forma como o ar e a energia transitam pelo sistema de secagem.

Os principais sistemas de secagem contam com secadores mecânicos, onde o produto a ser secado transita, em bateladas ou de forma contínua, para que se retire sua umidade. Via de regra, ar aquecido a temperaturas que variam conforme o desenho do secador é feito passar através do produto, aquecendo-o e retirando a umidade que captura por suas características higroscópicas.

Secadores apresentam diversas faixas de consumo de energia em função de seu sistema construtivo. Secadores de coluna ou de cavaletes sem recirculação de ar podem consumir algo como 1500kcal/kg de H2O evaporada, enquanto que secadores com recirculação do ar de resfriamento e de parte do ar de secagem, como os modelos Kepler Weber-DRM, podem reduzir este número a valores inferiores a 950 kcal/kg de H2O evaporada. Outros modelos de secadores como o de fluxo concorrente, que trabalham com temperaturas mais elevadas, operam na faixa de 1200kcal/kg de H2O evaporada, e desempenho similar é alcançado por secadores intermitentes com câmara de repouso.

Estes números, evidentemente, podem mudar em função do produto secado, das faixas de redução de umidade e de características próprias dos secadores, principalmente seu volume interno, taxas de ventilação e temperaturas de secagem. Dentre todos estes fatores, um dos que tem maior efeito no consumo específico de um secador é a temperatura de secagem; quanto mais elevada, mais termicamente eficiente é o secador. Este beneficio, no entanto, é contrabalançado pelo dano que altas temperaturas podem causar nos grãos, o que acaba por limitar as temperaturas de secagem e, conseqüentemente, o rendimento térmico que cada máquina pode alcançar. Diferentes fabricantes usam diferentes critérios de desenho, tentando encontrar o melhor compromisso entre vazões específicas, volumes em processo e temperaturas de secagem que resultem em equipamentos com a melhor relação custo/benefício e que causem a menor agressão possível aos grãos.

Um outro aspecto importante dos secadores é potência instalada. Diferentes concepções construtivas podem afetar de forma importante o número de HP's que uma máquina consome. Este aspecto é de vital importância, dependendo de onde se instale o sistema de secagem, pois em muitos lugares a energia elétrica é cara ou limitada, ou ainda pior, racionada. Como regra, secadores recirculados têm menor consumo específico. No primeiro caso, o motivo é a diminuição do volume total de ar processado pelo sistema de ventilação da máquina e, no segundo, é a menor perda de carga que se consegue em corpos de secagem com cavaletes.
As estratégias de secagem mecânicas podem ser as mais variadas. Uma forma é utilizar aerações potentes. Neste caso, eliminam-se as perdas de campo, mas aumenta-se o consumo de energia elétrica, cara e de difícil disponibilidade. Esta estratégia tem ainda o problema de conviver com taxas elevadas de respiração por períodos que podem ser longos, dependendo do tipo e qualidade da aeração, incorrendo, desta maneira, em perdas de matéria seca e qualidade. Além disso, estudos científicos demonstram que uma secagem diferida (feita a posteriori) em silos inocula defeitos e perdas de qualidade que vão se agravando ao longo do período de armazenagem.

Desde o ponto de vista da qualidade dos grãos, o mais recomendável seria a colheita em seu ponto de maturidade fisiológica e secagem imediata em temperaturas e taxas de ventilação que não agridam o produto.

Faz sentido, então, aplicar secadores de alto rendimento para melhorar a equação econômica, cujos fatores mais favoráveis estão em aspectos que por vezes não são avaliados, como rendimento de massa seca e qualidade final do produto. Num sistema com esta proposta, os custo típicos são da ordem de US$ 0,25/ton em eletricidade e US$ 0,90/ton em combustível (a custos médios de US$ 0,11 por Kwh e US$ 12,00 por metro cúbico de lenha). Num sistema alternativo, em que se seque até, por exemplo, 16% de umidade e se encaminhe o grão para silos com ventilação mais potente para resfriamento e conservação, estes custos mudam para US$ 0,37/ton em eletricidade e US$ 0,67/ton em combustível. Sem considerar custos de mão-de-obra e depreciação do ativo fixo, a opção com secagem parcial mostra-se ligeiramente mais econômica no total, ainda que gastando mais em energia elétrica. Esta diferença cresce se forem utilizados combustíveis mais caros como óleo ou gás.

Seria lógico imaginar que esta tendência se mantivesse até o ponto onde não se secasse os grãos e se executasse toda secagem por aeração, como sugerido acima. Esta opção, no entanto, apresenta sérias limitações, pois pode resultar em perdas importantes de qualidade e de perdas de peso e matéria seca por respiração e deterioração. Os valores econômicos destas perdas podem ultrapassar, de longe, as eventuais economias feitas com a eliminação da secagem. Além disto, produto não seco armazenado está sempre correndo risco pela eventualidade de falha no abastecimento elétrico, o que causaria interrupção na aeração, prejudicando o produto.
Há que se considerar ainda a questão mencionada anteriormente, de que retardamento na secagem incorpora defeitos potenciais no produto, defeitos estes que só se manifestarão ao longo do período de armazenamento, sendo tão grandes quanto maior for o retardamento da secagem.
Como se pode perceber pelo exposto, a decisão de que tipo de sistema utilizar é muito complexa.
Como regra, secagens mais imediatas, feitas com máquinas que tratem o grão com mais cuidado (vale dizer máquinas grandes), são mais caras e produzem grãos de melhor qualidade, ao passo que secagens feitas de forma parcial, ou até diferidas, são mais baratas, mas inevitavelmente causam algum dano à qualidade do produto, além de reduzirem o volume final de matéria seca; e este fator não permite verificação de forma definitiva, pois trata de valores absolutos não comparáveis em safras ou locais distintos.

A qualidade da secagem

Cada vez mais os consumidores estão cônscios do valor da qualidade dos grãos e podem remunerar melhor produtos com mais qualidade ou simplesmente não adquirir produtos com qualidade comprometida. Isto vale para o arroz, onde conta a porcentagem de grãos inteiros, a cor e a aparência; vale para o soja, onde a acidez do produto aumenta os custos de refino do óleo; vale para o milho, onde contaminações por toxinas reduzem a convertibilidade do alimento produzido; vale para sementes, onde devem ser mantidos a germinação e o vigor, etc.

Como a secagem é potencialmente agressiva e a umidade do grão também o é, temos que tomar um compromisso quanto a como e quanto secar. A não secagem acarreta os problemas de respiração, deterioração e desenvolvimento de fungos e suas toxinas. Este é um ponto importante, pois as toxinas têm-se mostrado como um dos grandes vilões da qualidade de grãos. No caso do milho, por exemplo, a simples permanência do produto em umidades superiores a 17% por períodos superiores há dois dias, em condições usuais de temperatura, possibilita a produção de aflatoxina. Produtos armazenados com umidades de 16% podem perder até 50 kg de matéria seca por tonelada por mês, somente por conta da respiração. Perdas desta ordem podem facilmente ser superiores aos custos da secagem completa.

A secagem, por sua vez, pode ser uma inoculadora de comentado, pode causar agressões térmicas que são
sempre danosas para os grãos. Por esta razão, a secagem mecânica deve ser objeto de muita atenção e cuidado.

Os processos devem ser tais que os grãos não atinjam temperaturas superiores a um certo valor. Este valor muda de acordo com o produto e seu uso final. Produtos sensíveis como arroz, cevada malteira e sementes em geral não devem ultrapassar 39ºC. Também a taxa de remoção de umidade não pode ser muito elevada, pois pode resultar em elevado stress no grão, gerando trincas e quebras.

A prática recomenda remoções de 1,5 a 2 pontos percentuais por hora, no caso do arroz e das sementes; de 3 pontos, no caso do milho; e de até 5 pontos, no caso do soja. Esta limitação serve como parâmetro para definição do tamanho do secador ou do sistema de secagem requerido para cada tipo de produto e cada capacidade.

Além destas questões de caráter mais amplo, no volume de grão secado existem questões que afetam os grãos de forma individual.

A primeira delas é quanto o sistema de secagem é capaz de tratar todo e cada um dos grãos de forma homogênea. Sistemas de secagem em camada estática, como secagem em silos sem misturadores, tratam de forma diferente os grãos da camada inferior, se comparados com os da camada superior. Secadores com problemas no fluxo dos grãos ou de ar em seu interior também dão tratamento desigual aos grãos, quando estes, ao passarem por diferentes caminhos no corpo do secador, estão sujeitos a distintas condições de secagem. Estas diferenças de tratamento podem fazer com que alguns grãos estejam sujeitos a condições extremamente desfavoráveis no que se refere à manutenção da qualidade, ainda que os parâmetros médios, do secador como um todo, estejam como desejado.

Os próprios grãos podem introduzir diferenças individuais, pois nem todos estão no mesmo grau de umidade. Grãos de um mesmo pé de soja, de uma mesma espiga de milho ou de um mesma panícula de arroz podem apresentar diferenças de umidade superiores a 5%.

Esta diferença pode causar sobressecagem ou subssecagem em alguns grãos, ainda que a média esteja correta. Neste caso, pouco pode ser feito no que se refere aos equipamentos, porém cabe ressaltar uma vez mais: qualquer processo mais lento será mais favorável, uma vez que dará mais tempo para que os grão busquem alcançar o equilíbrio de umidade.

Tipos de secagem

Existem diversos tipos de secagem e cada um deles tem características que podem ser mais indicadas para um ou outro tipo de produto e condição da cultura ou do local. Os processos de secagem mais eficazes são os mecânicos e podem ser listados como segue:

a) Secagem em silos: o produto é carregado úmido num silo com aeração onde é ventilado até secar. O ar da ventilação pode ser aquecido ou não. Atualmente existem sistemas computadorizados que podem controlar adequadamente tanto ventiladores quanto aquecedores de ar, de tal forma a proceder a secagem com o menor risco possível e da maneira mais econômica. De qualquer forma, podem ser esperadas perdas de 0,5% em matéria seca e algum prejuízo na qualidade.
b) Secagem em silos com misturadores: e um
processo semelhante ao anterior mas conta com dispositivos que ficam misturando os grãos no interior do silo à medida em que ele é ventilado com ar aquecido.

A mistura é feita por meio de roscas verticais que varrem a superfície do silo. Este sistema homogeneiza a massa de grãos e elimina potenciais problemas de sobre ou sub-secagem. Como no sistema anterior, opera por bateladas e, uma vez concluída a secagem, o produto pode ficar armazenado no próprio silo.

c) Secagem em silo secador Top-Dry: trata-se de um silo dotado de uma superfície perfurada sob o teto do mesmo, onde camadas seqüenciais de grãos são secas em camada fixa. Os grãos quando secos, ainda quentes, são descarregados no silo onde passam a ser resfriados. Este ar de resfriamento adicionado de ar aquecido é utilizado para secagem da camada fixa seguinte. É um sistema com bom rendimento térmico, consumindo menos de 1000 kcal por kg de água evaporada.

d) Secagem em secadores intermitentes com câmara de repouso: são secadores onde o produto a ser secado circula no interior da máquina, com ventilação de ar quente, até que se alcance a umidade desejada. É um secador muito apropriado para produtos com altos graus de umidade. Trata-se sistema de secagem muito seguro, pois, por dispor de câmara de repouso, só uma pequena parcela do volume de grãos está sofrendo secagem a cada instante, limitando o potencial agressivo da mesma. Funciona bem com cargas parciais, o que o torna um sistema apropriado para pequenas produções ou onde haja descontinuidade de produção.

e) Secagem intermitente em secadores convencionais: um secador contínuo convencional é carregado com produto úmido e recircula o mesmo até que a umidade desejada seja alcançada. É mais utilizado para remoção de grandes quantidades de umidade, como no caso do milho e do arroz. Permite a segregação de cargas com umidades diferentes, bem como uma regulação precisa da taxa de remoção de umidade a ser providenciada.

f) Secagem contínua: um secador contínuo, ventilado com ar aquecido, é carregado com produto úmido que, após ficar um determinado tempo em seu interior, sai seco, de forma contínua, pronto para os processos subseqüentes. Os secadores podem ser de fluxo cruzado (coluna ou cavalete) ou fluxo concorrente. Podem ter ou não sistema de resfriamento incorporado, dependendo de o resto da instalação dispor ou não de dispositivos para resfriamento.

Secadores podem ser colocados em seqüência e, quando antecedendo silos ventilados, podem ser utilizados em processos de seca-aeração.


Características importantes de um secador

Conforme já mencionado, a eficiência térmica de um secador é um atributo de elevada importância. Como o recomendável é a secagem imediata de grãos colhidos tão proximamente quanto possível da maturidade fisiológica, muita água deve ser evaporada, fazendo com que a eficiência no uso da energia seja um fator muito relevante.

Há que se observar ainda a capacidade do equipamento em proporcionar tratamento homogêneo a todo e cada um dos grãos que processa. Sistemas ou equipamentos que tratem de forma desigual grãos que estejam em locais ou caminhos distintos devem ser vistos com cuidado para verificar se esta não-homogeneidade pode ou não causar problemas ao produto ou parte dele.


Também se espera que os sistemas de secagem não causem danos mecânicos no produto que processem. Neste aspecto, os principais vilões são os dispositivos de carga e de descarga.

Secadores devem ainda atender a questões atinentes à facilidade de limpeza e manutenção.

Vale dizer que devem ter acesso fácil e franco às zonas onde haja peças móveis e elementos de desgaste ou consumo, bem como a lugares onde haja acumulação de sujeira e rejeitos. Também é importante que sejam dotados de sistemas de comando automáticos, que permitam uma operação mais adequada, cuidadosa e eficiente do secador.

Finalmente há que se mencionar as questões ambientais. Secadores, por seu princípio de funcionamento, emitem ar contendo partículas de cereal, o que pode ser um inconveniente. Para contornar este problema, os secadores devem possibilitar a instalação de acessórios que reduzam a emissão destes particulados para a atmosfera.
Outras questões
Limpeza -As impurezas, além de consumirem energia para sua secagem e manuseio, podem causar problemas no funcionamento dos sistemas de secagem, dificultando tanto o fluxo do ar como o do produto. Por estas razões, aconselha-se que o produto passe por máquinas de limpeza previamente à secagem.
A questão das impurezas ainda enfrenta uma impertinente questão comercial, onde as regras de comercialização permitem um certo nível de impurezas, o que faz com que a limpeza mais apurada não pareça atrativa ou conveniente.
São vicissitudes que talvez se alterem num futuro próximo, quando ficar claro que não há muito sentido em manusear, secar, transportar e armazenar impurezas.
Fonte de calor -A escolha do combustível ou fonte térmica é importante. Deve-se levar em conta disponibilidade e custo e qualidade do ar de secagem produzido. Cada região e cada aplicação tem a fonte mais adequada, não existindo, portanto, uma fonte de calor ideal.
Na maioria dos casos, a combustão de biomassa ainda é a opção mais conveniente. Nestes casos, um cuidado a ser tomado é quanto à capacidade de combustão das fornalhas.
De maneira geral, as biomassas (madeira, cascas e resíduos) têm queima difícil e requerem altas temperaturas e câmaras de combustão amplas para que possam queimar de forma completa, evitando a geração de gases incombustos e poluentes, além da quantidade de calor necessária para o bom funcionamento dos secadores. Além disto, as fornalhas de biomassa não devem produzir fagulhas, que são as potenciais causadoras de incêndio.
Conclusão
Como se pode inferir do apresentado, a secagem de grãos é um tema complexo e deve ser analisado desde uma perspectiva balizada pelas condicionantes de cada caso específico. Não há verdades absolutas e, na grande maioria das vezes, a instalação que se dispõe é a possível e não a ideal. Além disso, em muitas ocasiões, os sistemas de secagem são obrigados a operar fora do seu regime normal para que a unidade como um todo possa maximizar sua performance.
De qualquer sorte, é importante que os usuários e operadores estejam cônscios das condições de secagem e armazenagem que conseguem proporcionar aos grãos, buscando maximizar os benefícios possíveis ou, por outra perspectiva, limitar ao máximo as inevitáveis perdas nas quais sempre se incorre ao armazenar qualquer produto de origem vegetal.

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