GUÍA PRÁCTICA PARA EL SECADO DE GRANOS Y SEMILLAS
Jaime Gaviria Londoño Juan Camilo Gaviria Restrepo
Guía práctica para el secado de granos y semillas Primera edición, julio 2013 Bogotá, Colombia
Editado por GaviAgro SAS- Colombia Jaime Gaviria Londoño Juan Camilo Gaviria Restrepo 6792311-6744381 Bogotá
ISBN: 978-958-46-2747-6 Bogotá- Colombia
Guía práctica para el secado de granos y semillas Primera edición, julio 2013 Bogotá, Colombia
Editado por GaviAgro SAS- Colombia Jaime Gaviria Londoño Juan Camilo Gaviria Restrepo 6792311-6744381 Bogotá
ISBN: 978-958-46-2747-6 Bogotá- Colombia
Contenido. 1- CAPITULO 1 Presentación Presentación y objetivos del negocio de los granos 2- CAPITULO 2 Preguntas más frecuentes en el secado de los granos. 3- Historia. Historia. La creación del hombre según el Popol-Vuh 4- CAPITULO 3 Biología y características de los granos. 5- La historia del pan 6- CAPITULO 4 Análisis de calidad de granos y semillas 7- La historia de la cerveza 8- CAPITULO 5 El aire secante 9- Historia de la soja 10- CAPITULO 6 Los equipos de secado secado y limpieza 11- Historia del secado de alimentos 12- CAPITULO 7 Cálculos de mermas y pérdidas
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CAPÍTULO 1
Presentación y objetivos del negocio de los granos. Esta guía fue originalmente el material del participante en el curso corto sobre L impieza, secado y clasif icación de granos para semi lla y para uso comercial que los autores desarrollan para las empresas interesadas en el tema. Posteriormente fue enriquecido con mayor desarrollo de cada uno de los temas planteados, para que sirva de guía y soporte al personal involucrado en el acondicionamiento de los granos, en las empresas agroindustriales donde se acopian, procesan y comercializan estos. Contiene los principales temas en los cuales los operarios y directores de proceso deben tener conocimientos y desarrollar experiencia. Presenta en una forma sencilla y didáctica los principales conceptos relacionados con el acondicionamiento de los granos después de la cosecha, de forma que los operarios y otras personas relacionadas, puedan entenderlos, comprenderlos y aplicarlos en su trabajo diario.
Este documento está enmarcado en la misión y filosofía de GaviAgro de ser un transmisor de conocimientos útiles para el trabajo de nuestros clientes y relacionados. Definición del negocio de los granos La cadena de producción de los granos, que integra a los productores, las empresas que realizan el proceso industrial y los comercializadores, tiene como principal objetivo producir dinero y rentabilidad para sus actores, a través de la obtención de la mejor calidad del grano que se usa como materia prima, el mayor rendimiento de los productos procesados obtenidos y un mínimo granos con daños y defectos
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El objetivo del productor Tradicionalmente se dice que el productor de granos espera obtener la mayor cantidad de producto por unidad de terreno (Kg/hectárea). Sin embargo, el verdadero objetivo de este, es obtener la mayor cantidad utilidad neta por unidad de terreno trabajado ($$/hectárea), en la ecuación simple de ingresos – egresos
El objetivo geopolítico y demográfico Desde el punto de vista de la seguridad alimentaria de la población, el objetivo de producir, conservar y procesar granos es poder disponer de la mayor cantidad y la mejor calidad de alimentos para una población creciente.
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CAPITULO 2
Preguntas frecuentes sobre secado de los granos Este capítulo de la guía presenta las principales preguntas que se formulan los operarios y directivos relacionados con el tema de secado de granos y un resumen de la respuesta, cuyo tema se encuentra más desarrollado en esta guía.
1- Porque hay que secar los granos después de la cosecha? Los granos se secan para reducir su tasa de respiración hasta un nivel tan bajo, que los productos de la respiración (CO 2+H2O+calor) no favorezcan el desarrollo de los hongos y otros micro-organismos presentes, evitando el deterioro de la calidad que estos causan.
2- Cuál es el mejor sistema de secado de granos. Existen muchos sistemas de secado de granos, los más importantes son: El secado en patios que es el sistema más usado en el mundo para todos los granos y El secado con máquinas de las cuales existe infinidad de modelos y sistemas de secado.
El mejor sistema, para cada caso, está en relación con los recursos tecnológicos disponibles. Para granos delicados, como el arroz, lo más avanzado actualmente son las secadoras de lecho fluidizado, que, utilizadas como primer paso y luego combinadas con secadoras de torre de recirculación o flujo continuo, tienen un desempeño muy eficiente y permiten obtener granos de humedad muy homogénea, de muy alta calidad y con un mínimo agregado de granos partidos y fisurados.
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3- Que es una secadora de lecho fluidizado y para que se usa? Las secadoras de lecho fluidizado son equipos en los que el secado se realiza grano a grano, ya que la masa de granos pasa por un sistema de aire que lo hace flotar y ser atravesado por la corriente de aire secante. La secadoras de lecho fluidizado modernas, están adaptadas a diferentes tipos de granos. Usualmente constan de una cámara de piso plano perforado inclinado, por donde se desliza la corriente de granos, desde la parte baja fluye una corriente de aire caliente, en forma pulsante, que hace flotar el grano y avanzar la masa de producto. Cuando el grano individual está seco avanza hasta la salida, de forma que la dispersión de la humedad de los granos individuales es bastante baja, quedando una masa de granos de humedad muy uniforme, lo cual, en el caso del arroz, es una gran virtud, dado que los granos de mayor humedad individual son más propensos a la formación de granos manchados durante el almacenamiento, debido al calor de la respiración generado por ellos. Las secadoras de lecho fluidizado usadas para arroz con cáscara, utilizan altas temperaturas del orden de 110 °c en el aire y bajos tiempos de retención. Con ello se produce, además, en granos de 23% de humedad o más, un efecto flash, o de semi-precocido instantáneo, al presentarse una evaporación violenta y rápida de la humedad superficial, que da como resultado, la soldadura de la mayoría de las fisuras que pueden estar presentes en el grano. 4- Como se mueve el agua dentro del grano durante el proceso de secado. El agua en el grano está adsorbida, es decir, ingresó al grano por el sistema de alimentación de savia de la planta. Diferente de cuando se habla de agua absorbida, que es la que entra por la superficie de grano en el proceso de germinación. En el proceso de secado, el agua se mueve por capilaridad, a cierta velocidad, desde el interior del grano hacia la superficie exterior de este,
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donde se vaporiza y es arrastrada por la corriente de aire secante que utiliza la secadora.
5- Cuál es la temperatura más adecuada para secar el arroz con cáscara recién cosechado, sin generarle granos partidos? La temperatura más adecuada para secar el arroz con cáscara está en relación directa con la temperatura que alcance el grano y la humedad que tenga. Este concepto esta desarrollado en la llamada “ transición
vítrea ” que es un conocimiento desarrollado por la Universidad de Arkansas donde se correlaciona la humedad del grano de arroz con su temperatura para determinar la zona en que se produce el cambio de estado. Esta correlación está registrada en una gráfica que separa con una banda los dos estados del arroz: vítreo y cauchoso . Cuando se eleva o disminuye la temperatura del grano a determinadas condiciones de humedad y pasa de un estado a otro, se producen fisuras y granos partidos. 6- Cuál es la temperatura más adecuada para secar maíz, soya y otros granos? La temperatura de secado, está en relación con la temperatura máxima permitida en el grano. En las secadoras de flujo continuo, que son muy utilizadas para estos productos, donde la retención dentro de la máquina puede ser controlada, se utilizan niveles de temperatura de 70 °c en el aire, cuidando que la temperatura del grano, a la salida de la secadora no sobrepase los 50 °c
7- Porque se quiebran o se fisuran los granos durante el secado. Los granos se quiebran por diferentes razones. Durante el secado del arroz y otros cereales, estos se quiebran cuando la diferencia de temperatura y humedad, entre las capas internas y externas del grano sobrepasa ciertos límites. Este fenómeno ha sido estudiado y publicado en documentos y gráficas del Rice proccessing program de la U de Arkansas en el conocimiento relacionado con el cambio de estado de los almidones.
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8- Porque es conveniente detener el secado para reposar el grano de arroz? Durante la extracción de la humedad del arroz se generan diferencias de humedad entre las capas internas y externas del grano. Durante el proceso de secado, la humedad de las capas exteriores es más baja, mientras en las capas del interior es más alta. Llega un momento en que la velocidad de secado es mayor que la del movimiento del agua dentro del grano, y por eso es necesario parar para que la humedad de las capas internas migre por capilaridad hacia el exterior que esta más seco y se homogenice dentro del grano. Cuando ello sucede, se puede reiniciar el secado, volviéndose a repetir el fenómeno: la humedad se extrae de las capas externas del grano, que quedarán más secas que las del interior.
9- Que incidencia tienen las impurezas en el secado de los granos? Durante el proceso de secado, la presencia de impurezas en la masa de grano tiene tres tipos de incidencias principales: 1. En primer lugar, se gasta dinero en secar basura, haciendo más costoso el proceso. 2. Segundo, la eficiencia de los equipos, disminuye en términos reales, al pasar menos cantidad de grano y mas proporción de basura. 3. Y tercero, las impurezas tienden a estacionarse dentro de los equipos de secado, generando zonas muertas, y áreas de resecamiento, que en las torres de secado pueden facilitar los incendios de la secadora.
10- Que tan rápido se puede extraer el agua de los granos durante el secado ? La velocidad de secado, está en función del tipo de grano y de la forma como el agua migra desde el interior del grano hacia el exterior. Cuando la velocidad de secado es mayor que la del movimiento del agua dentro del grano, se produce un sellamiento del grano y la eficiencia de secado se baja a casi cero, en estos casos hay que suspender el proceso y esperar
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a que el grano repose y la humedad de las capas internas migre por capilaridad hacia las capas externas y se pueda reiniciar el proceso.
11- Como se hace el secado de granos por pasos? Para hacer el secado de arroz por pasos, se requiere de una secadora de flujo continuo y un determinado número de silos, equivalentes al número de pasos que se vayan a realizar. Los silos deben tener una capacidad proporcional a la de la secadora, de forma que en su llenado y vaciado, se conformen lotes concordantes con la capacidad del secador.
12- Porque todos los granos o semillas no quedan con la misma humedad al final del secado. La dispersión de la humedad se origina principalmente en el campo, porque las flores de una espiga de grano no florecen el mismo día. Luego se presentan otras causas de des uniformidad de la humedad como las mezclas de granos de diversa humedad en el proceso de recibo. En el proceso de secado se puede volver a generar alguna des uniformidad en sistemas como las albercas o tinas, donde la superficie de la masa de granos queda, usualmente, con mayor humedad que los granos del fondo, que están más expuestos a la corriente de aire secante.
13- Porque se manchan, en el almacenamiento, los granos de arroz que han sido “bien secados”
Es necesario recordar, primero, que los determinadores de humedad convencionales indican la humedad de la masa de granos que entra en la celda de medición, por la cual circula una corriente eléctrica que a ser variada, determina el contenido de humedad de una cantidad determinada, sin hacer diferencia de la humedad individual de los granos. Cuando un lote de granos que tiene una humedad muy dispersa, pero que el determinador de humedad indica que ya está seco y es almacenado, los granos con mayor contenido de humedad individual tienen una tasa de respiración más alta que la de los demás, lo cual origina un
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calentamiento progresivo de esos granos mas húmedos, derivando en un cambio de color o amarillamiento del grano.
14- Cada cuanto hay que muestrear en la secadora de granos para controlar la humedad? Para efectuar el muestreo en el flujo de salida de una secadora se debe considerar cuantas toneladas o quintales por hora están pasando. Como regla general, se debe pensar que en la medida en que el flujo sea mayor, se debe muestrear con mayor frecuencia dado que la cantidad que pasa en un determinado intervalo de tiempo es mayor que la de un flujo pequeño. Lo importante es, además, utilizar los resultados del análisis del muestreo para efectuar correcciones rápidamente, si es que son necesarias, con el fin de asegurar una adecuada humedad de salida. 15- Porque cuando se mide la humedad de un grano que se esta secando, esta es diferente un tiempo después? La humedad que se extrae del grano, migra del interior de este hacia su exterior donde el aire secante la remueve, por lo tanto la humedad superficial del grano tiende a ser menor que la del interior y este fenómeno se acrecienta en la medida en que se extraen mas puntos de humedad a una velocidad mayor que la que la humedad se toma para migrar desde el interior al exterior del grano. Cuando estas muestras de grano recién secado, son medidas en algunos determinadores de humedad, especialmente los de radiofrecuencia y los de electrónica antigua, se obtiene resultados que están influidos por la humedad superficial de los granos, la cual varía a medida que se va homogeneizando. Otra de las causas de estas diferencias está en la variación que se produce en función de la temperatura de la muestra. Los antiguos determinadores de humedad como el Motomco 919 traían en sus cartas de calibración una sección donde se presentaba una tabla de corrección por temperatura y donde se puede apreciar un alto rango de variación de la humedad en función de la temperatura. Muchos de los determinadores de humedad digitales más modernos, ya traen incluida en la fórmula de cálculo del
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software la corrección por temperatura, la cual se mide directamente en la celda de medición.
16- Como se toma una muestra en la secadora de granos. La forma de tomar la muestra en la secadora de granos está en función del tipo de secadora y las posibilidades existentes en los equipos instalados. - En las albercas o secadoras de tina, se obtiene muestras durante el proceso de secado con una sonda de doble tubo de ventanillas que se introduce desde la superficie hasta el nivel deseado, o hasta el fondo, en varias partes del lote. En estas secadoras y en las de torre y otros sistemas mecanizados se pueden obtener muestras en las tuberías de descargue y en las transiciones del sistema de transporte. RIESGO. Todas las operaciones de muestr eo involucran r iesgos que deben ser considerados por el operario antes de empr ender el tr abajo y deben ser mi tigados y prevenidos para evitar accidentes. M eter las manos o equipos de muestr eo en los equipos de tr ansporte puede significar un riesgo severo para la integridad del operario. No deben meterse las manos, o instrumentos en equipos en movimiento como elevadores, transportadores, l impiadoras, ventiladores u otros.
17- Cuál es la humedad adecuada a la cual debe quedar el grano después de secado? La humedad del grano después de secado depende, principalmente de las siguientes variables: 1- El tipo de grano. Las oleaginosas, por su contenido de grasa relacionan diferente el contenido de humedad y la materia seca por lo que los niveles seguros de almacenado o secado, son menores que os de los granos o cereales, que tiene contenidos grasos bajos. 2- Las condiciones del sitio donde el producto va a quedar almacenado. Esto es importante, especialmente porque los hongos tienen diferentes condiciones favorables para reproducirse. Como regla general se sabe que en los climas fríos, la humedad de almacenaje puede ser mayor que la que se requiere en los climas más cálidos.
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3- El tiempo que el producto va a estar almacenado. Por regla general, productos con un pronóstico de largo almacenamiento deberán secarse más que los que van a estar menos tiempo. 18- Cuales son las ventajas y desventajas del secado de granos en patios, a sol? El secado de granos en patios o al sol, es el sistema más antiguo que el hombre ha utilizado desde la prehistoria, cuando se encontraron los granos y se descubrió que al secarlos estos mantenían sus características y podían ser consumidos mucho tiempo después de cosechados y secado. El secado al sol tiene como característica el aprovechamiento del calor producido por el sol y el movimiento natural del viento en la zona donde se utiliza el sistema. Las principales desventajas están relacionadas con los riesgos que corre el grano mientras está expuesto a las condiciones ambientales, sumado al deterioro que se produce por el continuo arrastre y movimiento del grano, que en algunas ocasiones llega a ser dramático, cuando se utilizan tractores u otros elemento motorizados que caminan sobre el grano. La principal desventaja está en la imposibilidad de controlar las condiciones de temperatura y viento, así como el riesgo de lluvias.
19- Cuál es el mejor determinador de humedad para controlar el secado de los granos. Existen muchas marcas y modelos de determinadores de humedad que producen resultados satisfactorios a la hora de hacer las mediciones,. Un determinador de humedad para secado debe tener entre otras las siguientes características: - Ser de una marca y modelo comercial en el mercado y que sea usado por otros secadores. - Utilizar cartas de calibración adecuadas para el tipo de grano que se está secando. - Ser de fácil utilización por los operarios de secado, de forma que la determinación sea rápida y, en lo posible, sin que se tengan que hacer cálculos o conversiones.
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Estar ajustado en sus lecturas al equipo del laboratorio de la empresa, con el cual se realizan otras operaciones como la recepción y el control del almacenamiento. Desajustes entre estos dos equipos, pueden generar conflictos contables y errores en la toma de decisiones.
20- Existe alguna correlación entre la humedad de recibo del arroz y su rendimiento molinero. Este es un tema que ha sido estudiado por varios investigadores, encontrando que si existe una clara relación entre los resultados molineros del arroz (rendimiento de masa blanca y rendimiento de granos enteros) y la humedad de recolección. Se sabe, por ejemplo que arroces tropicales recolectados con humedades muy bajas tienen tendencia a tener mayor cantidad de granos fisurados y partidos, cuando la humedad de recolección está por debajo de 20%. En la misma dirección se conoce que cuando los arroces tropicales se recolectan con humedades superiores a 26%, los rendimientos molineros decrecen en forma notable al incrementarse la humedad, ocasionado principalmente por la falta de consistencia de muchos granos que aún no terminaron su periodo vegetativo, es decir están inmaduros.
21- Cuál es la diferencia entre secar granos comerciales y secar semilla? Los granos comerciales tienen exigencias diversas, en función del tipo de granos y su uso. Estas exigencias son, por ejemplo, la obtención de mayor cantidad de granos enteros en el caso del arroz, la obtención de granos con mínima cantidad de fisuras internas en el caso del maíz para harinas precocidas y así para cada tipo de grano. En el caso de las semillas, el secado debe preservar las características de germinación, viabilidad y vigor.
22- Como afecta al grano comercial y a la semilla el tiempo que pasa después de la cosecha y antes del secado? Una vez que los granos son cosechados se inicia un proceso respiratorio, en el cual el grano absorbe algunas cantidades de oxigeno del medio
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ambiente y gasta sus almidones (C 12H22O11) para el proceso respiratorio, donde emite CO 2+H2O+Calor. Este proceso respiratorio se acelera con la mayor humedad y temperatura del grano, lo cual además, favorece el desarrollo rápido de hongos que se encuentran en forma de esporas en la superficie del grano y que se aprovechan de los resultados de la respiración de este (H 2O+Calor) para desarrollarse e incrementar el calor en la masa de granos. El proceso respiratorio desgasta los nutrientes almacenados en el endospermo (los almidones) que tienen como función alimentar al embrión y a la nueva planta en el proceso de germinación. Semillas que se han recalentado entre la cosecha y el secado, tienden a tener menor vigor y viabilidad, porque en la germinación les faltarán nutrientes a la nueva planta. La creación del hombre según el Popol-Vuh El Popol-Vuh, que significa Libro del Consejo o Libro de la Comunidad, fue el libro sagrado de los Mayas. Originalmente fue pintado. Lo dice el texto: “Este libro es el primer libro pintado antaño” y en esta forma
pintada y de tradición oral se conserva hasta mediados del siglo XVI, cuando vuelve a ser escrito, por un antiguo sacerdote indígena, en lengua quiché, con caracteres latinos. Este manuscrito, llega a principios del siglo 18 a manos de Fray Francisco Ximénez, párroco de la población guatemalteca llamada actualmente Chichicastenango, quien lo traduce y lo publica. Lo que sigue a continuación es una parte del libro, donde se narra la creación del hombre a partir de la masa de maíz. Tercera Par te, Capítu lo I
He aquí, pues, el principio de cuando se dispuso hacer al hombre, y cuando se buscó lo que debía entrar en la carne del hombre. Y dijeron los Progenitores, los Creadores y Formadores, que se llaman Tepeu y Gucumatz: "Ha llegado el tiempo del amanecer, de que se termine la obra y que aparezcan los que nos han de sustentar, y nutrir, los
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hijos esclarecidos, los vasallos civilizados; que aparezca el hombre, la humanidad, sobre la superficie de la tierra." Así dijeron. Se juntaron, llegaron y celebraron consejo en la oscuridad y en la noche; luego buscaron y discutieron, y aquí reflexionaron y pensaron. De esta manera salieron a luz claramente sus decisiones y encontraron y descubrieron lo que debía entrar en la carne del hombre. Poco faltaba para que el sol, la luna y las estrellas aparecieran sobre los Creadores y Formadores. De Paxil, de Cayalá, así llamados, vinieron las mazorcas amarillas y las mazorcas blancas. Estos son los nombres de los animales que trajeron la comida: Yac [el gato de monte], Utiú [el coyote], Quel [una cotorra vulgarmente llamada chocoyo] y Hoh [el cuervo]. Estos cuatro animales les dieron la noticia de las mazorcas amarillas y las mazorcas blancas, les dijeron que fueran a Paxil y les enseñaron el camino de Paxil. Y así encontraron la comida y ésta fue la que entró en la carne del hombre creado, del hombre formado; ésta fue su sangre, de ésta se hizo la sangre del hombre. Así entró el maíz [en la formación del hombre] por obra de los Progenitores. Y de esta manera se llenaron de alegría, porque habían descubierto una hermosa tierra, llena de deleites, abundante en mazorcas amarillas y mazorcas blancas y abundante también en pataxte y cacao, y en innumerables zapotes, anonas, jocotes, nances, matasanos y miel. Abundancia de sabrosos alimentos había en aquel pueblo llamado de Paxil y Cayalá. Había alimentos de todas clases, alimentos pequeños y grandes, plantas pequeñas y plantas grandes. Los animales enseñaron el camino. Y moliendo entonces las mazorcas amarillas y las mazorcas blancas, hizo Ixmucané nueve bebidas, y de este alimento provinieron la fuerza y la gordura y con él crearon los músculos y el vigor del hombre. Esto hicieron los Progenitores, Tepeu y Gucumatz, así llamados.
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A continuación entraron en pláticas acerca de la creación y la formación de nuestra primera madre y padre. De maíz amarillo y de maíz blanco se hizo su carne; de masa de maíz se hicieron los brazos y las piernas del hombre. Únicamente masa de maíz entró en la carne de nuestros padres, los cuatro hombres que fueron creados.
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CAPITULO 3
Biología y características de los granos. Comúnmente, se denominan granos a los frutos de ciertas especies vegetales, que son usados por el hombre en su alimentación o en la de los animales y que le sirven de alimento. Los granos tiene características similares como son: el pequeño tamaño, la posibilidad de ser secados y guardados, la composición nutricional y la afinidad por forma, tamaño y familias botánicas . Entre los llamados granos, pueden considerarse diferentes tipos de semillas como las de los cereales (trigo, maíz, arroz, cebada, sorgo, centeno, avena, quinua), las de las oleaginosas como la soja, las leguminosas como los fríjoles, arvejas, lentejas y garbanzos y otros como el café, el cacao, y otros granos. Una referencia histórica de Internet dice: Los granos son las semillas de varios cultivos que durante miles de años han constituido un alimento de primera necesidad para los seres humanos. En la era preindustrial los granos se solían consumir enteros; más tarde, los avances en la molienda y en el procesado de los granos (de cereales) permitieron llevar a cabo la separación y la extracción a gran escala del salvado y el germen, que dio lugar a la harina refinada compuesta principalmente del endospermo amiláceo. La harina refinada se hizo sumamente popular porque permitía hornear productos que presentaban una textura más suave y se mantenían frescos durante más tiempo. http://www.eufic.org/article/es/expid/Hoja-informativa-granointegral/
Desde el punto de vista de la botánica, la palabra: semilla, se define de la , el componente siguiente forma: La semilla es, de acuerdo a la botánica de una fruta que alberga el embrión que puede derivar en una nueva planta.
16 También se conoce como semilla al grano que producen los vegetales y que, cuando se siembran o caen al suelo, genera otros ejemplares que pertenecen a la especie en cuestión. La semilla no sólo incluye un embrión que puede derivar en otra planta, sino que también alberga alimento. Dicho alimento presenta un tejido delgado conocido como endospermo , que puede tener almidón , aceite y diversos nutrientes http://definicion.de/semilla/#ixzz2Se00i16S
Composición nutricional de los granos. En los siguientes renglones se presentan los principales componentes nutricionales de los granos mas importantes en la nutrición humana. Aporte por cada 100 g
Arroz
Energía (Kcal) Proteína (g) Hidratos de carbono (g) Fibra (g) Grasa Total (g)
364 6,67 81,60 1,40 0,9
Maíz en mazorca, crudo 346 8,57 64,66 9,20 3,80
Harina de trigo 341 9,86 70,60 4,28 1,2
Las principales fuentes de almidones son el maíz, trigo, arroz, papas, yucas, plátanos y otros vegetales. El almidón más importante desde el punto de vista industrial es el de maíz y desde el punto de vista alimentario son el arroz y el trigo.
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Características de los almidones. Las propiedades de un determinado tipo de almidón dependen del origen, y de la relación amilosa/amilopectina, Así, el almidón del maíz céreo produce geles claros y cohesivos, mientras que el almidón de arroz forma geles opacos y sueltos. El almidón de patata, papas, (conocido como "fécula") y el de mandioca o yuca (tapioca) se hidratan con mucha facilidad, permitiendo la formación de dispersiones muy viscosas, pero con geles poco resistentes. La relación de contenido del la amilosa y la amilopectina en el endospermo, (arroz blanco) determina las características de cocción. http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.html
Amilosa: Molécula linear de almidón que está constituida por muchos anillos de glucosa unidos entre sí para formar largas moléculas que no tienen ramificaciones.
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Amilopectina: Molécula del almidón que tiene ramificaciones ramificaciones y está constituida por muchos anillos de glucosa unidos entre sí para formar largas moléculas con numerosas ramificaciones laterales cortas.
Fuente: http://www.chocolatisi http://www.chocolatisimo.es/amilosa-y-amilopectina/ mo.es/amilosa-y-amilopectina/ Las variedades de arroz pueden calificarse calificarse según su porcentaje de amilosa en: (7 - 20 - de amilosa baja ( - intermedia - alta http://es.scribd.com/doc/22381785/ARROZ-ORYZA-SATIVA
Temperatura Temperatura de gelatinización gelatinización de los almidones. almidones. En el arroz, el tiempo de cocción y el grado de crecimiento, están relacionados con la temperatura y la velocidad de gelatinización de los almidones, almidones, como lo indica el siguiente párrafo: párrafo: La temperatura de gelatinización gelatinización se define como la temperatura de inicio de cocción del almidón, varía entre 63 y 80º C y es la temperatura donde los gránulos de almidón comienzan a hincharse irreversiblemente en agua caliente, (comienzan a absorber agua) en este proceso la amilosa se solubiliza con el calentamiento y al enfriarse se gelifica. El almidón del
19 grano pierde pierde la estructura estructura cristalina en forma irreversi irreversible, ble, como consecuencia los arroces con temperaturas de gelatinización altas tardan más en cocinarse, pero se expanden y elongan menos que los de gelatinización gelatinización baja e intermedia. intermedia. Los arroces arroces con temperaturas de gelatinización gelatinización alta tienen menor rendimiento, después de cocidos que los de otras categorías. http://es.scribd.com/doc/22381785/ARROZ-ORYZASATIVA
Método para medir la gelatinización gelatinización de los almidones del grano de arroz El tiempo de gelatinización se determina entre el momento de la inmersión de los granos en agua hirviendo y el momento en que se gelatinizan gelatinizan completamente, evaluando esto por observ ob servación ación visual. 1- Se preparan cinco submuetras con 15 gramos de arroz cada una, sin harinas, ni germen, ni granos partidos. 2- Se prepara un recipiente con agua hirviendo vigorosamente, lo cual aumenta si se colocan bolas de vidrio en el fondo. 3- Se vierte la muestra en el agua y se agita con cuidado, con una cuchara perforada, que este previamente caliente. Se inicia el conteo del tiempo. 4- A los 7 minutos se retiran 10 granos y se colocan entre dos placas portaobjetos, portaobjetos, aplicando aplicando presión con el índice y desplazando desplazando un poco los portaobjetos. portaobjetos. 5- Se revisa cada grano y se registran los resultados. 6- Se continúan haciendo mediciones cada minuto, hasta que los 10 granos hayan alcanzado la condición de gel dos veces consecutivas. La apreciación apreciació n visual permite observar uno o mas puntos blancos opacos en el interior de los granos no gelatinizados completamente, diferentes al material gelatinoso del almidón ya gelatinizado. Cuando el grano está completamente gelatinizado, esos puntos blancos desaparecen y todo la masa proveniente del grano comprimido entre las placas, se observa con apariencia de gelatina.
Respiración de los granos.
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Cuando los granos son cosechados, efectúan una función vital de respiración respiración para mantenerse a través del tiempo. Los granos utilizan los almidones almacenados en el endospermo para respirar, descomponiendo el almidón (C 12H22O11) en CO2 + H2O + calor.
Existe correlación entre la humedad y la temperatura del grano y la tasa de respiración. A mayor humedad y o temperatura del grano, mayor tasa de respiración y en consecuencia mayor pérdida física de almidones que se traduce en pérdida de peso del cargamento y en deterioro de las condiciones condiciones de viabilidad y vigor de las semillas. La respiración de los granos es similar a la oxidación de un carbohidrato •
La glucosa (carbohidrato) (carbohidrato) se descompone en una reacción reacción química como la siguiente: siguiente: C 6 6 H 12 12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H 2O + calor La oxidación oxidación de 1 kg de glucosa consume 1,06 kg de oxigeno y produce 1,46 kg de CO 2 mas 600 gramos de agua y 3.750 kilocalorías (14.900 BTU).A Castillo Almacenamiento de granos Ediagro 1984, p167. p167.
En el proceso respiratorio, la semilla emite agua al ambiente intergranular, la cual es aprovechada por las esporas de hongos presentes para iniciar su reproducción reproducción y desarrollo. El efecto es un rápido incremento en la temperatura de la masa de granos, originado en la respiración del grano y adicionado con la de los hongos. La reacción anterior explica el calentamiento rápido que se presenta en los granos húmedos después de la cosecha. La humedad del grano
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favorece el desarrollo de diversas especies de hongos que encuentran condiciones adecuadas según la humedad del grano. •
En humedades de grano entre 14 y 15% se desarrolla bien Aspergillus glaucus
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En humedades superiores a 15% se desarrollan Aspergillus candidus (blanco ) y A. Ochraceus (amarillo marrón) Sobre 18% la actividad de A candidus puede llevar la masa de granos a 54 oC. Con humedades mayores, también actúan otros microorganismos como las bacterias termofílicas que pueden llevar la temperatura a mas de 77 oC y ocasionar la auto combustión
Cálculo de la pérdida de peso por respiración del grano Para calcular la perdida de peso de un cargamento, por efecto de su respiración, que está en correlación con su humedad y su temperatura, se utiliza la gráfica y fórmula de Jouin.
Perdida = f x horas de almacenaje x kg almacenados /3600 kcal/h El factor (f) se calcula en la siguiente tabla, basado en la temperatura del grano y su humedad.
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Las pérdidas de peso por respiración pueden llegar a ser muy grandes cuando los granos húmedos pasan mucho tiempo antes de ser secados. Los siguientes ejemplos muestran las perdidas de peso en cargamentos de granos recién recolectados que estando húmedos tuvieron diversos tiempos de espera antes de ser secados. Un vehículo con 300 quintales (bultos de 46 kilos) tiene 13.800 Kg Un vehículo con 600 quintales (bultos de 46 Kilos ) tiene 27.600 Kg
humedad temperatura tiempo cantidad perdida Kg
26% 34 oC 24 Horas 27.600 202,4 Kg
12% 30oC 24Hr 27.600 0,0736Kg
26% 34oC 24Hr 13.800 101,2Kg
26% 36oC 72Hr 13.800 331,2Kg
Se puede apreciar que grano seco pierde cantidades muy pequeñas mientras grano húmedo y caliente, pierde grandes cantidades de peso. Para facilitar la estimación de las pérdidas de peso por respiración, se presenta la siguiente tabla, desarrollada a partir de la grafica y fórmula de Jouin, en la cual se puede obtener el factor a multiplicar por el numero de toneladas almacenadas y por el número de días de almacenaje Pérdida de peso por respiración del grano, según su humedad y temperatura , en kilos / tonelada cada 24 horas, Temperatura Humedad 20 oC 22 oC 24 oC 26 oC 28 oC 30 oC 32 oC 34 oC 36 oC 38 oC 0,0007 0,0008 0,0012 0,0015 0,0020 0,0027 0,0037 0,0047 0,0060 0,0080 12% 0,0013 0,0019 0,0023 0,0025 0,0040 0,0053 0,0067 0,0100 0,0187 0,0167 12,5 0,0023 0,0033 0,0040 0,0053 0,0067 0,0133 0,0193 0,0167 0,0280 0,0267 13%
24 14% 15% 16% 17% 18% 20% 25% 30%
0,0080 0,0107 0,0133 0,0247 0,0300 0,0367 0,0467 0,0533 0,0667 0,1000 0,0227 0,0300 0,0400 0,0533 0,0667 0,1000 0,1200 0,1467 0,2000 0,2667 0,0667 0,1000 0,1200 0,1467 0,2000 0,2667 0,3333 0,4467 0,6000 0,6667 0,1867 0,2533 0,3200 0,4000 0,5000 0,0667 1,0000 1,2667 1,6667 2,0000 0,4000 0,5333 0,6667 1,0000 1,2000 0,1667 2,0000 2,6667 3,6667 4,6667 0,8667 1,0667 1,3333 1,8667 2,4667 2,4667 4,0000 5,3333 6,6667 7,0000 1,3333 2,0000 2,6667 3,3333 4,3333 5,8000 6,8000 7,0667 7,3333 7,6667 2,6667 3,3333 4,6667 6,0000 6,8000 7,0000 7,3333 8,0000 8,5333 8,6667
Calculo realizado con la tabla de Jouin y su formula : (Factor x 24 horas x 1.000KG)/ 3600 Kcal/Kg
Ejemplo. Si un vehículo transporta 22.500 Kg de arroz con cáscara con una humedad de 25%, la temperatura alcanza 36 oC y el tiempo de espera es de 48 horas, el cálculo será: Pérdida : 22,5 * f 7,33 * 2 (48horas/24) = 329,9 Kg.
Perdida de calidad en la semilla por efecto de la respiración. La pérdida de peso por respiración de la semilla, tiene relación directa con el vigor de la misma, porque en el endospermo, se almacenan los nutrientes que se necesitarán en el proceso de germinación, enraizamiento y formación de la primera hoja y las moléculas que se pierden en el proceso respiratorio harán falta durante alguna de las etapas de la germinación y la plántula no tendrá disponible todo el alimento necesario.
Características de las semilla En los siguientes párrafos se presentan algunas de las características de las semillas, relacionadas con la germinación, que es el principal factor que se contempla en estos productos.
Viabilidad de la semilla De acuerdo con la U Politécnica de Madrid, en la hoja divulgadora No 2112HD en la dirección http://www.educarm.es/templates/portal/ficheros/websDinamicas/20/cons ervación%20semillas.pdf
25
•
•
La viabilidad de un lote de semillas hace referencia a su capacidad de germinar y dar origen a plántulas normales en condiciones ambientales favorables . Si una semilla es viable y no presenta dormición, germinará cuando se la ponga en condiciones adecuadas de humedad, luz y temperatura. Por ello se acepta que la capacidad germinativa de un lote es reflejo directo de su viabilidad.
Los hongos de almacén son responsables de pérdidas de viabilidad de las semillas Muchas investigaciones serias han demostrado que las mayores pérdidas de viabilidad en lotes de semillas almacenados, se producen por ataques de hongos de almacén, que consumen parte de los nutrientes y además originan procesos de calentamiento que alteran la química interna del grano. Un grano que se ha calentado por hongos y luego ha sido secado o enfriado, quedará lleno de esporas latentes que incrementarán el riesgo de volver a calentarse. (memoria del calentamiento)
Vigor. Según la misma fuente citada, el vigor de una semilla se define así: •
•
El vigor de un lote de semillas se identifica con el conjunto de propiedades que determinan el nivel de actividad y capacidad de las semillas durante la germinación y posterior emergencia de las plántulas. Isely (1957) define el vigor como la “ suma total de todos los atributos de la semilla que favorecen el establecimiento rápido y uniforme de plántulas en el campo ”.
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Factores que afectan el vigor de las semillas . Existen muchas causas que pueden afectar el vigor de las semillas, entre las cuales se pueden mencionar las siguientes: Constitución genética. Muchas semillas pierden su vigor y capacidad de germinar en corto tiempo, derivado de su propia estructura y conformación genética. El ejemplo mas caro son las semillas de hortalizas, que tiene una vida muy corta. Condiciones ambientales y nutricionales de la planta madre. Cuando la planta madre de la semilla tuvo deficiencias nutricionales durante el período vegetativo, los frutos (semillas) pueden verse afectados. Grado de madurez. Una semilla buena debe provenir de granos que han alcanzado su madurez fisiológica, para que sus características físicas y genéticas se encuentren completamente formadas y desarrolladas. Granos inmaduros, producirán semillas de baja calidad y bajo vigor, o simplemente no germinarán. Tamaño, peso y densidad. Las semillas bien formadas y de buena calidad, se caracterizan por tener un tamaño adecuado al tipo de grano y variedad, con un peso y densidad superiores, reflejo de la buena formación de los granos que componen el lote. Integridad mecánica. Los daños en a estructura de la semilla, pueden favorecer el desarrollo de hongos y microorganismos que afectan a la semilla. Igualmente, los daños mecánicos como las fracturas del endospermo pueden tener incidencia en el vigor, dado que en el momento en que los nutrientes del endospermo necesitan ser movidos hacia el germen, las fracturas y fisuras pueden impedir ese movimiento o retardarlo, en detrimento de la buena nutrición y formación de la nueva planta. Grado de deterioro y envejecimiento. Los lotes de semillas que han permanecido mucho tiempo almacenadas, han tenido largos periodos de respiración donde han desgastado cantidades importantes de nutrientes
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que luego harán falta para la nutrición de las nuevas plantas en e proceso de germinación. Contaminación con organismos patógenos. Cuando las semillas han estado expuestas al desarrollo de hongos, pueden sufrir daños adicionales en el proceso de humedecimiento para la germinación, cuando las esporas de hongos presentes en la superficie encontrarán las condiciones adecuadas para reproducirse, pudiendo alterar en forma irreversible la viabilidad y vigor de la semilla.
Longevidad Se define la longevidad como el período de tiempo que una semilla puede mantenerse viable. La pérdida de longevidad esta relacionada con diminución de reservas, acumulación de metabolitos tóxicos y alteraciones del material genético En el proceso de respiración de la semilla, se consumen almidones, que han sido acumulados en el endospermo con función de reserva. En la medida en que la semilla ha respirado mas, ha gastado mayor cantidad de reservas y en consecuencia se disminuirá su vigor y esta perderá su capacidad de ser viable. Las reglas de HARRISON para la longevidad de la semilla dicen: •
•
La longevidad de una semilla se duplica por cada 5 grados centígrados que se disminuya la temperatura durante el tiempo de conservación. Cada unidad porcentual que se rebaje la humedad del lote de semillas, duplicará su longevidad.
Proceso de germinación de la semilla Cuando una semilla se encuentra en condiciones adecuadas para germinar (humedad y temperatura) suceden una serie de reacciones biológicas y procesos para dar origen a una nueva planta. Estos procesos son: (1) Imbibición. Proceso físico en el cual la semilla absorbe agua desde el exterior y se hidrata.
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(2) Activación. Una vez que la semilla se ha humedecido se inician una serie de transformaciones químicas y de traslado de nutrientes desde el endospermo hacia el germen o embrión. Estas son reacciones bioquímicas de síntesis y degradación. (3) División y elongación celular . En esta etapa, el germen se desarrolla, crece y elabora la estructura y fisiología de la nueva planta. Se diferencia lo que serán las hojas, tallos y raíces. (4) Ruptura de la cubierta seminal por el embrión. Cuando se completa la evolución del germen, se presenta la ruptura de la epidermis de la semilla y la emergencia de la nueva planta que surge desde el germen desarrollado. (5) Establecimiento de la plántula como ente autónomo. La nueva plántula, emergida de la transformación del germen, se alimenta, en principio de los nutrientes restantes, almacenados en el endospermo, mientras el sistema radicular inicia su función de selección y extracción de nutrientes del suelo y el sistema foliar se desarrolla con las primeras hojas capaces de realizar la fotosíntesis, necesaria para completar el ciclo alimenticio autónomo.
Humedad y temperatura adecuadas para la germinación de las semillas. Para que las semillas germinen, la humedad y la temperatura, deben incrementarse hasta ciertos niveles donde se inicie el proceso. El siguiente cuadro presenta la humedad adecuada a la cual deben estar las semillas de algunos de los granos mas importantes.
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Producto
Contenido de germinación
Maíz
30,5 %
Soja
50,0 %
Algodón
50-55%
Arroz
32-35 %
Maní
50 -55 %
humedad
necesario
para
Adaptado de Burck, B. and J. C. Delouche. 1959. Water absorption by seeds. Proc. AOSA 49:142 http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/Metodos%20de%20an alisis%20de%20semillas.pdf La temperatura incide en la germinación de las semillas, para las cuales existen rangos mínimos, óptimos y máximos, como se puede apreciar en el siguiente cuadro.
Semilla
Temperatura mínima oC
Temperatura óptima oC
Temperatura máxima oC
Arroz
10-12
30-37
40-42
Maíz
8-10
32-35
40-44
Soja
8
32
40
http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/Metodos%20de%20anal isis%20de%20semillas.pdf El efecto de la temperatura en la germinación está relacionada con la condición fisiológica de la semilla. Semilla recién cosechada puede tener requerimientos específicos de temperatura para germinar. Por ejemplo, arroz recién colectado germina mejor a 32°C que a 25°C. Este fenómeno está relacionado con la latencia.
30
Latencia A menudo sucede que algunas semillas en condiciones óptimas para germinación, (temperatura, humedad y buena disponibilidad de oxigeno), no logran germinar. Este fenómeno se llama latencia y está relacionada con la permeabilidad a gases de la cubierta seminal. La germinación de muchas especies de gramíneas se favorece dañando la cubierta seminal con acido o escarificación mecánica. Este tipo de latencia es frecuente en arroz y en semilla de muchas gramíneas forrajeras. http://exa.unne.edu.ar/biologia/fisiologia.vegetal/Metodos%20de%20ana lisis%20de%20semillas.pdf
Afectación del vigor por daño mecánico de las semillas. En los procesos de recolección, despacho, recepción y transporte interno dentro de las plantas, se puede ocasionar diversos daños mecánicos a la semilla, que van desde simples raspaduras hasta la desintegración total del grano. Los daños mecánicos, en general, tienen incidencia en la conservación de los granos durante el periodo de almacenamiento, dado que al dañarse el pericarpio y exponerse el endospermo, se favorece el desarrollo de hongos y otros microorganismos, que encuentran un sustrato fácil para la reproducción. Existen diversas formas químicas de ver el daño mecánico de los granos, para cuantificarlo y evaluar la severidad del mismo. A continuación se presenta uno de esos métodos, que consiste en la inmersión de una determinada cantidad de semillas en un sustrato químico, que colorea las partes averiadas.
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Té cnica del verde rápi do o f ast gr een : Esta técnica se utiliza para revelar la extensión del daño mecánico en el pericarpio de maíz (Zea mays). También puede aplicarse en leguminosas de semilla pequeña como: alfalfa (Medicago sativa), trébol encarnado (Trifolium incarnatum) y en algunos cereales como sorgo, trigo, cebada y frijol. El verde rápido usado en bajas concentraciones no es tóxico para los embriones y plántulas pequeñas, por lo tanto se pueden colocar a germinar las semillas coloreadas y observar la naturaleza del daño. El verde rápido es el oxalato verde de malachite, ( es un carbonato hidróxido de cobre con fórmula Cu2CO3(OH)2 ) sustancia soluble en agua que se prepara en solución al 0.1% y se adiciona a una muestra de 100 semillas. La solución debe ser suficiente para asegurar la completa inmersión de las semillas las cuales se agitan suavemente durante 15 a 30 segundos. Luego las semillas se enjuagan con abundante agua corriente y se extienden sobre una superficie de papel absorbente dejándolas airear durante 30 a 60 minutos. Finalmente las semillas se evalúan y se clasifican en tres categorías según el daño presente: 1) Semillas sin daños o con daños leves; 2) Semillas con daños moderados y 3) Semillas con daños severos Las semillas correspondientes a la última categoría que presentan daños sobre el eje embrionario, comúnmente producen plántulas anormales. Es importante observar la ubicación del daño mecánico. En el caso de las semillas de especies leguminosas, las semillas teñidas producirán plántulas anormales o son semillas muertas. http://www.analisisdesemillas.com.ar//index.php?option=com_content&t ask=view&id=20&Itemid=43
Características físicas de los granos y semillas Ángulo de reposo . Este es un concepto básico, para el diseño de sistemas de secado y almacenamiento, así como para la estimación y cálculos de capacidad de
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almacenamiento en bodegas, silos y apilamientos de granos. La definición de Wikipedia en Internet es como sigue: Al acumular granel sólido sobre un plano, éste queda apilado en forma de cono. El ángulo formado entre la generatriz generatriz del cono y su base se denomina ángulo de reposo.
El siguiente cuadro muestra los ángulos de reposo de algunos granos, según J.Ravenet En el libro Silos, Pg 143
Grano Cebada Cereales Linaza Avena Centeno Soja Trigo
Angulo de reposo 28 27 25 32 26 29 27
Densidad de los granos La densidad o peso específico de los granos es una característica que tiene importancia en la estimación de la capacidad de almacenaje de una instalación o silo, en la capacidad para cargar un transporte, en el tipo de empaques y otras operaciones. La densidad de los granos también está relacionada con la calidad del grano. Así, lotes de grano con una densidad menor a la la que tradicionalmente debe tener el producto puede significar disminución de
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masa por consumo de insectos, deterioro por exceso de respiración, mayor contenido de impurezas, polvo y granos vanos, diferencias en la forma y tamaño de los granos que conforman el lote y otras características características importantes. En algunos granos como el trigo existe una relación r elación muy estrecha entre la densidad y las características de calidad de las harinas obtenidas con estos granos. Granos con mayor densidad (mas pesados) tienden a tener mayor calidad calidad de harina y mayor m ayor rendimiento en la extracción. El término de peso hectolítrico se refiere al concepto de "densidad aparente" del grano. Esta es la relación entre el peso de la masa y el volumen que ocupa una muestra de grano, incluido el espacio vacío o espacio intergranular. intergran ular. Se acostumbra expresar los resultados de este análisis en libras por bushel en el sistema de USA (Inglés) y en kilogramos por hectolitro o por metro cúbico en el sistema métrico decimal. El principio del análisis de la densidad del grano es llenar, en forma uniforme, un recipiente de un volumen conocido con grano y luego pesarlo pesarlo y relacionarlo. El siguiente cuadro muestra los avalores aproximados de la densidad aparente de algunos de los granos más importantes. Tipo de grano grano Arroz con cáscara húmedo Arroz con cáscara seco Arroz blanco pulido Maíz en grano, seco Trigo en grano, seco
Porosidad
Densidad Densidad normal Kg/hl 520-540 540-560 620-640 720-740 740-780
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Este concepto se refiere a los espacios que quedan entre grano y grano y se relaciona con el volumen que no esta ocupado dentro de un recipiente. La porosidad tiene relación con la forma, tamaño y distribución de partículas, partículas, también de la rugosidad de las superficies y de la forma de empaquetamiento empaquetamiento de las partículas. p artículas. Por ello la porosidad p orosidad de una sustancia dependerá del grado de molienda, tamizaje o compactación del granulado. En términos generales en todo tipo de granulado las partículas pequeñas tienden a llenar los espacios que quedan entre las partículas grandes. Cálculo de la porosidad Para calcular calcular la porosidad porosidad de un lote lote de granos, granos, se llena un vaso de precipitados, por ejemplo hasta 350 ml, luego se agrega agua medida hasta llenar el recipiente. La porosidad se calcula dividiendo el volumen de agua vertida por el volumen total del material. Luego se expresa este resultado como un porcentaje. Por ejemplo, se pudo colocar colocar 90 ml de agua a los 350 ml de grano, grano, la porosidad porosidad sería Porosidad = (90/350) * 100 = 25,71%
Rugosidad En mecánica, la rugosidad es el conjunto de irregularidades irregularid ades que posee una superficie. una superficie. En el caso de los granos, esta característica tiene relación con la fluidez del producto, su ángulo de reposo y el desgaste de los equipos, tuberías y depósitos. Así, Así, se dice que hay hay granos suaves como la soja soja y el maíz que que tienen superficies lisas y poco desgastantes y granos duros o ásperos como el arroz con cáscara cuya superficie es áspera y rugosa y ocasiona un alto desgaste de los equipos.
Humedad. La humedad de los granos es una de las características mas importantes que deben ser medidas y monitoreadas en todas las operaciones de manejo y control durante las etapas de la pos cosecha, ya que ella es el elemento que afecta todas las acciones de conservación.
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La definición de humedad de granos, de acuerdo con FAO es la siguiente. Los granos están constituidos por una substancia sólida, denominada materia seca, y por cierta cantidad de agua. La materia seca está formada por las proteínas, los carbohidratos, las grasas, las vitaminas y las cenizas El contenido de humedad de los granos se expresa, por lo general, como porcentaje del peso total del grano (base húmeda): % en base húmeda= (PA/PT) x 100 donde PA = peso del agua y PT = peso del agua + peso de la materia.
El agua en el grano está presente en tres formas principales: 1- En forma libre como agua superficial, principalmente en los granos con alta humedad 2- Humedad intersticial o contenida en las moléculas de los componentes, sin función biológica y que puede ser extraída. Es mantenida en el grano por las fuerzas capilares y la diferencia de presión osmótica 3- Agua de constitución que hace parte de las moléculas que componen al grano y no puede ser removida sin dañar la estructura o composición del grano.
Mecanismo de salida del agua del grano La humedad interna del grano, tanto la libre como la intersticial, es retirada cuando se da una diferencia de presión de vapor que hace avanzar el agua, por la capilaridad, desde el interior hacia la periferia del mismo y luego es evaporada por el aire que lo circunda. Erico Weber, Armazenagen agricola p98, 1995
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Velocidad de salida del agua del grano La velocidad de salida del agua del grano depende de la composición del mismo y de la cantidad de agua a remover. Mientras mas humedad, mas rápido sale el agua y viceversa, mientras menos humedad, mas tiempo para sacar la misma cantidad. Puzzi reduccion de la humedad de acuerdo con el tiempo de secado/ hum-horas
26
21
reduccion de la humedad de acuerdo con el tiempo de secado
16
11
6 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
El postulado anterior se cumple en todos los granos y aún en todos los materiales que deben ser secados. Se toma un tiempo para que el agua migre por capilaridad desde el interior del grano hacia el exterior lo cual significa que cuando hay una cantidad importante de humedad, como sucede después de la cosecha, hay una gran cantidad de moléculas de agua cerca de la superficie que se evaporarán rápidamente en presencia de la corriente de aire secante. A medida que la humedad se va extrayendo y el contenido de agua en el grano se reduce, hay menos moléculas de agua cerca de la superficie para ser arrastradas por la misma corriente de aire. Muchos operarios, por
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incrementar el rendimiento de los equipos ponen mas temperatura o mas aire, sin tener en cuenta que el problema no está en el aire secante sino en la disponibilidad y la cantidad de moléculas de agua cerca a la superficie del grano para ser retiradas.
Pérdida de peso y volumen al secar los granos Cuando una masa de granos es secada pierde peso por la humedad extraída y también disminuye su volumen. La pérdida de peso de un lote de granos que es secado, se puede calcular con la siguiente ecuación: Merma = peso inicial – peso final Peso final = Peso inicial x ( 100-humedad inicial)/(100-humedad final) La proporción de pérdida de volumen esta en relación con el tipo de grano y su humedad Por ejemplo, en el caso del arroz con cáscara, un lote con 25% de humedad inicial, secado a 12% perderá aproximadamente el 11,5% de su volumen.
Correlación entre humedad de cosecha y los rendimientos molineros en arroz.
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Existe una estrecha relación entre la humedad de cosecha y el rendimiento de granos enteros Muchos investigadores han estudiado el tema y las conclusiones de todos indican que en bajas humedades se presenta una mayor cantidad de granos partidos y fisurados, originados, principalmente, en las diferencias de temperatura del grano entre el día y la noche, en los días anteriores a la cosecha, y con alta humedad se presenta una disminución tanto en el rendimiento de masa blanca como en el rendimiento de granos enteros debido a la presencia de gran cantidad de granos inmaduros que no han alcanzado su desarrollo completo.
Para comprobar lo anterior, el autor, realizó trillas en el laboratorio, con granos de alta humedad, (de color verde) escogidos de muestras de arroz comercial y luego pasados por la criba 1,75 mm (mas pequeños que el grano) con los resultados que se aprecian en la siguiente gráfica. J.Gaviria. 1998. Laboratorio central Coproagro Resultados de la trilla de material seleccionado, criba 1.75. Orizica 3 Grano inmaduro 11% Grano entero 10% Grano partido 25%
Cascarilla 54%
Cascarilla Grano partido Grano entero Grano inmaduro
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Humedad % de equilibrio del grano con el ambiente según su humedad y temperatura La humedad de equilibrio es un concepto basado en la física y que tiene relación con la tensión de vapor a la cual están ligadas las moléculas de agua a una material y su capacidad para ceder moléculas de agua a un ambiente mas seco o de recibir moléculas de agua de un ambiente mas húmedo. Para cada tipo de grano existen gráficas que se denomina “Isotermas de absorción” donde se referencian las condiciones en que se da el equilibrio
de humedad según las condiciones de temperatura y humedad relativa del aire intergranular y la temperatura y humedad del grano. En la siguiente tabla se presentan los valores deducidos de la gráfica, para el arroz con cáscara, tomando como base un rango de temperaturas normales en las zonas de producción y almacenamiento y unos valores de humedad relativa del aire comunes en las mismas zonas. Humedad de equilibrio del grano de arroz en diversos ambientes Temperatura Hr Hr Hr Hr Hr oC 50% 55% 60% 65% 70%
Hr 80%
21
11,3
11,9
12,5
13,1
13,7
15,1
24
11,1
11,7
12,3
12,9
13,5
14,9
26,5
11,0
11,5
12,1
12,7
13,4
14,7
30
10,8
11,4
12,0
12,8
13,2
14,6
32
10,7
11,3
11,8
12,4
13,1
14,5
35
10,6
11,1
11,7
12,3
12,9
14,4
Es importante tener presente que la humedad de equilibrio no es siempre igual a la humedad segura para almacenamiento. Por ejemplo, se puede
40
apreciar que un lote de arroz con una temperatura de 30 oC (común en las zonas arroceras) con una humedad relativa ambiental de 70% equilibra a una humedad de 13,1%, pero si estuviera en una atmosfera de 80%, la humedad de equilibrio sería de 14,6% a la cual varias de las especies de hongos encontrarían el medio adecuado para reproducirse.
Dispersión de la humedad de los granos. Cuando los granos son cosechados, no tienen todos la misma humedad. Ello está relacionado con diversas variables del periodo vegetativo y de la cosecha., como las siguientes: - La posición del grano en la espiga o mazorca (en caso del maíz) que condiciona el contenido de humedad y grado de madurez del grano al momento de ser cosechado. En la siguiente gráfica, publicada en muchos textos, desde hace ya muchos años, se exponen los hallazgos de Matsuhima en 1957, relacionados con el periodo de floración de una espiga de arroz y donde se puede apreciar, que la diferencia para este grano puede ser de hasta 8 días, lo cual significa que al momento de la cosecha los granos originados en las flores que abrieron primero tendrán menos humedad que la que tendrán los granos de la porción inferior de la espiga que florecieron hasta 8 días después.
-
41 Diferencias de germinación en la siembra del lote .
Esto sucede cuando la germinación se da en forma dispareja por causas como resiembras, diferencias en tiempo de fertilización, deficiencias en el suministro de riegos y otras
- Presencia de granos de diversas variedades. En algunos tipos de granos, es común que los agricultores siembren semillas de origen desconocido o semillas que no han sido clasificadas y que contiene material de diversas especies con períodos vegetativos de duración diferente, pero que se recolectan juntas. En esos casos, los granos de las variedades mas precoces tendrán una humedad menor que los de las de variedades mas tardías. - Mezclas de granos de diversa humedad al recibo en la planta de acondicionamiento. En el proceso de recepción en las plantas de acopio, se reciben lotes de granos de diversa humedad los cuales se mezclan para ser limpiados y secados, originando dispersión de la humedad individual de los granos que componen el lote final. Para granos como arroz con cáscara, arroz blanco, cebada y trigo, La dispersión de la humedad individual de los granos puede ser medida con el equipo Kett PQ 520 que arroja el resultado del contenido de humedad de cada grano, en una muestra de 100 granos, para identificar soluciones en el secado, almacenamiento y proceso industrial
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Origen de los granos partidos y fisurados del arroz Los granos partidos se forman en diversas etapas de la pre, cosecha y pos cosecha Por la baja humedad de cosecha. Es conocido que en las variedades tropicales, se incrementa el porcentaje de granos partidos y fisurados cuando la humedad del grano cosechado es menor de 20%. Por la mala calibración de la cosechadora. Si la cosechadora está golpeando o maltratando los granos, estos originan fisuras y granos partidos. Por demoras en tiempo de inicio de secado. Las variaciones de temperatura que se suceden en el grano durante la espera para ser secado, incrementan el riesgo de fracturas. Por cambios de temperatura en el secado. Es conocido ahora, que los granos, compuestos por polímeros, tienen una temperatura de transición para cambiar de estado, en función de su humedad y que si se traspasa esa zona, se originan fracturas y granos fisurados. Es lo que se denomina el fenómeno de la Transición vítrea de los granos y ha sido estudiada por la U de Arkansas, quien ha publicado muchos documentos al respecto. Por ataque de insectos en el almacenamiento. Muchas de las especies de insectos de granos almacenados pasan sus etapas de larva y pupa en el interior del grano el cual consumen para desarrollarse. Cuando se realizan trillas de lotes de arroz que ha soportado infestación y o que se encuentra infestados, muchos granos ya estarán vacíos, ocasionando una reducción en el rendimiento molinero y otros que han sido consumidos parcialmente irán a los granos partidos o a se perderán con la cascarilla en el proceso de separación d esta después del descascarado. Por falta de reposo antes de la trilla. Después de secado, el grano ha almacenado una cantidad importante de fuerzas y tensiones que necesitan tiempo para ser disipa das. Es lo que comúnmente se llama “coger temple” y es el tiempo que se necesita para que el grano “madure” o
repose antes de ser trillado. Cuando ese tiempo no se cumple
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adecuadamente, se incrementa el número de granos partidos en el proceso de trilla, especialmente en el equipo de descascarado. Por averías en los equipos de transporte. Los equipos de transporte interno como son los elevadores y transportadores pueden inducir granos quebrados, cuando maltratan o golpean el grano que circula por ellos. Agregado en los equipos de proceso. Dos tipos de equipos en el proceso son los responsables de aumentar los granos quebrados en un lote de arroz durante la trilla: los descascarado res y los pulidores. Los descascaradores ejercen un conjunto de fuerzas sobre el grano para hacer que la cascara se despenda, mientras los pulidores efectúan procesos de rozamiento ya sea entre granos o contra superficies rugosas para desprender las capas de aleuronas. Los esfuerzos de los fabricantes de esos equipos, se concentran en ofrecer máquinas que traten mejor al grano y produzcan menos granos partidos por la acción mecánica del propio equipo.
La transición vítrea del arroz Los cambios de estado del arroz se denominan TRANSICION VITREA y fueron estudiados y descritos por el Rice processing program de la U de Arkansas. ESTADO CAUCHOSO
TEMPERATURA C. 60 55 Secamiento 50
0
0
45
Calentamient o Enfriamiento
Secamient o
40
Tv 0
0
35 CAMBIOS DE ESTADO 30 25 20 8
10
12
14
16
18
20
22
CONTENIDO DE HUMEDAD %
ESTADO VITREO
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Las características del grano en cada uno de los estados es diferente.
ESTADO VITREO: Que es el que se presenta cuando los granos son secados en sistemas como las albercas o tinas y en secadoras estáticas, los granos se caracterizan por tener las siguientes características principales: BAJO COEFICIENTE DE EXPANSION, BAJO VOLUMEN ESPECIFICO, BAJA DIFUSIVIDAD DE LA HUMEDAD INTERNA ESTADO CAUCHOSO, que es el que se presenta cuando los granos son secados en torres de flujo continuo o de recirculación, los granos tiene las siguientes características principales: ALTO COEFICIENTE DE EXPANSION (6 A 7 VECES MAYOR QUE EN EL ESTADO VITREO), ALTO VOLUMEN ESPECIFICO, ALTA DIFUSIVIDAD DE LA HUMEDAD INTERNA – – –
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El efecto de la transición vítrea durante el secado puede originar fracturas en el grano Durante el secado, parte de cada grano de arroz puede estar en estado vítreo y parte en estado cauchoso: en este momento son dos materiales diferentes, cada uno tratando de comportarse de manera diferente, en la interfase donde se encuentran estos dos tipos de material es donde se originan las fracturas. Si el secado se realiza con el grano en un solo estado, vítreo o cauchoso, esta situación no se presentará
Historia del pan Por: Martín Cabrejos Fernández (Historiador). Fuente: http://clioperu.blogspot.com/2010/08/breve-historia-del-pan.html
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Se sabe que los egipcios fueron los primeros en elaborar pan hace 6000 a.C. al descubrir de manera casual la fermentación, aunque muchos atribuyen sus orígenes también al pueblo babilónico. En ambos lugares se han encontrado hornos cronológicamente contemporáneos. El trigo es el elemento esencial para la elaboración del pan. La palabra "Trigo" proviene del vocablo latino Triticum, que significa "Quebrado", "Triturado" o "Trillado".
Los egipcios molían el grano de trigo con dos piedras cilíndricas llamadas Rabi, agregaban agua con lo cual formaban la masa. La masa era colocada en moldes de tierra antes de ser cocinada. El Hori, así llamaban al exquisito pan suave que lograban gracias a la fermentación, era manjar de los faraones. Los egipcios lograron más de 60 clases distintas de pan, muchos de ellos amasados también con leche o miel. Entre ellos tenemos el de centeno, trigo negro, avena, etc. En Mesopotamia y Asiria se elaboraban galletas cocidas que se consumían con cebolla. Se sabe que "Los griegos elaboraban galletas de pasta sin levadura". Los hebreos consumían el pan ácimo que resulta de la mezcla de harina de trigo o cebada con agua y sal. Este fue el tipo de pan que consumía el pueblo judío en su huída de los egipcios y lo llamaban Matzá.
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La expansión del consumo de pan se logró a través de las conquistas territoriales del Imperio Romano aunque en Roma tal consumo correspondía a los miembros de la aristocracia. Solo en la Península Ibérica el pan había sido anteriormente introducido por los celtíberos que eran una de las tribus celtas de dicha península y que tuvieron el control de la región hasta la conquista romana. En pueblos como India se consume, desde aquellos tiempos, panes ácimos conocidos como Roti, Chapati y Phulka. Durante la Edad Media los problemas climáticos sumados a la crisis rural y demográfica originan un descenso del cultivo de cereales que ocasiona una terrible hambruna complicada por la peste. En este tiempo el pan se elaboraba solo en los monasterios. Posteriormente, con el paso del tiempo, el consumo masivo de pan se normaliza pasando a ser responsabilidad del gremio de panaderos.
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CAPITULO 4
Análisis de calidad de granos y semillas Para obtener los datos del estado y calidad de un lote de granos, se obtienen muestras representativas del mismo y a través de métodos y equipos de laboratorio especiales, se obtiene la información necesaria. Cada tipo de grano tiene sus propias características, que definen cuales son los métodos y equipos más apropiados para su análisis. Por ejemplo, en granos de arroz, es necesario determinar cuánto arroz de una determinada calidad se obtendrá y cuanto de ese arroz será grano entero. En el caso de las semillas, se determina que tan puro es el lote, cuantas semillas germinarán, cuál será su vigor y que tan sanas están. La determinación de la humedad es análisis clave en todas las etapas del proceso, tanto en granos comerciales como en semillas
Muestreo Todos los análisis que se practican para determinar la calidad de un lote de granos se realizan sobre muestras tomadas del mismo y analizadas en un laboratorio con los métodos y equipos adecuados. La principal característica de las muestras es la REPRESENTATIVIDAD respecto del lote de donde fue tomada. El muestreo es una actividad de la estadística, que debe ser ejecutada siguiendo una planeación que garantice que los resultados obtenidos del análisis de las muestras correspondan en forma razonable a la calidad del
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lote de donde fueron tomadas. Las principales actividades objeto de la planeación serán: El numero de porciones a tomar en función del tamaño de lote a muestrear. La ubicación en el lote donde se obtendrán las porciones. El tamaño de las porciones que conformarán la muestra global, La forma de colectar las porciones. Los elementos de muestreo. El tiempo que va a durar el muestreo. Los elementos y precauciones de seguridad industrial necesarias
Condiciones para que una muestra sea representativa Para que una muestra tomada de un cargamento de granos sea representativa del lote de donde fue tomada, deben cumplirse una serie de condiciones, que son la que aseguran a representatividad razonable. (1) Que se obtenga un número adecuado de porciones, de acuerdo con el número de unidades que componen el lote a muestrear. (2) Que las porciones sean obtenidas de unidades seleccionadas al azar, o siguiendo un intervalo prefijado, garantizando que todas las porciones del lote tengan la misma oportunidad de ser muestreadas. (3) Que las porciones o muestras primarias sean obtenidas con elementos apropiados para el tipo de grano y su presentación. (4) Que las porciones o muestras primarias obtenidas sean siempre del mismo tamaño. (5) Que la muestra global, compuesta de las porciones obtenidas, sea homogeneizada y dividida adecuadamente para obtener la muestra que va al laboratorio o muestra de envío.
Número de porciones a obtener. Los criterios para calcular el número de porciones a tomar, son diferentes cuando se trata de lotes de semilla y lotes comerciales
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En lotes comerciales, una práctica que ofrece una representatividad razonable es la de obtener porciones en un número de unidades equivalente a la raíz cuadrada del número total de unidades que conforman el lote. En semillas, las normas que regulan la materia, son mas exigentes y recomiendan (ISTA) Lotes a granel hasta 500 kg 5 porciones Lotes entre 501 a 3.000 kg una porción por cada 300 kg y no menos de 5 porciones. Lotes entre 3.001 y 42.000 Kg, una porción por cada 500 kg y no menos de 10 porciones.
Para semillas empacadas en sacos y o envases pequeños, el nivel de muestreo debe ser como mínimo el siguiente (ISTA) •
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Lotes de hasta 5 sacos , todas las unidades deben ser muestreadas. Lotes que tengan entre 6 y 30 sacos, una porción por cada 3 sacos y no menos de 5 porciones Para lotes de mas de 31 sacos, una porción por cada 5 sacos y no menos de 10 porciones. En lotes compuestos por pequeños envases, estos se agrupan en unidades base de 100 Kg y se aplica el criterio descrito
Elementos para muestreo de granos y semillas Para cada tipo de grano y semilla y según la forma como es presentado, se han desarrollado elementos de muestreo adecuados. Los elementos de muestreo para granos pueden dividirse entres grandes grupos. (1) Sondas y caladores para muestreo en sacos y a granel. (2) Recipientes especiales para muestreo a granel. (3) Muestreadores automáticos para instalar en la línea del flujo, Sondas y caladores para muestreo en sacos y a granel.
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Estos son elementos, generalmente metálicos, conformados por uno o dos tubos, con una o varias ventanillas, que se introducen dentro de la masa de granos a grane, o en los sacos donde el grano está empacado para obtener de una porción estándar de producto. Las sondas o caladores de un solo tubo, con una sola abertura en la punta, son generalmente utilizados para obtener porciones de granos empacados en bultos. Para que estos caladores obtengan porciones del interior de los ¡bultos, deben introducirse con la ventanilla hacia abajo y luego, cuando se encuentren a la profundidad deseada, voltearlos para que colecten la muestra del interior del saco. Comúnmente los operarios introducen estos elementos en los sacos, con la ventanilla hacia arriba, lo cual ocasiona que la porción obtenida proceda únicamente de los bordes exteriores del saco. Las sondas o caladores de doble tubo y varias ventanillas, se fabrican en diferentes longitudes, espesores y número de ventanillas, para usos diversos. Este tipo de sondas o caladores, también se divide en dos grupos principales: las sondas o caladores que colectan muestra a través de múltiples ventanillas y descargan su contenido por la parte de atrás mezclándolas y las sondas o caladores, que tienen compartimientos independientes para cada ventanilla (particionadas) y descargan sobre una lona de muestreo o sobre una superficie permitiendo apreciar la calidad de cada una de las porciones tomadas en el perfil, sin mezclarlas. La siguiente tabla muestra los principales tipos de sondas y caladores y el uso recomendado. Tipo de sonda o calador Doble tubo particionada Doble tubo particionada
Especificaciones
Uso recomendado
72”,(1,83m)
Aprobada USDA. Perfil en camiones Aprobada USDA para barcos
12 ventanillas 10’ (3,05m)
20 ventanillas 12’ (3,66m)
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20 ventanillas Doble tubo descarga trasera Doble tubo descarga trasera Doble tubo descarga trasera Doble tubo descarga trasera Un solo tubo, recto o cónico, una abertura.
40” (1,01m)
Camiones a granel
6 ventanillas 63” (1,60m)
Camiones a granel
10 ventanillas 72” (1,83m)
12 ventanillas 10’(3,05m) y 12’ (3,66m)
Camiones, barcazas y barcos Barcazas y barcos
ambas con 20 ventanillas 13” (33cm)
Sacos.
70 cm 100 cm
Aparte de las ya descritas, existen sondas de muchas otras dimensiones y características, como sondas con espiral para materiales granulados duros como carbón, sondas acanaladas para muestreo de sacos con harinas, sondas de profundidad con varias extensiones para muestreo en lotes profundos como los depositados en silos o bodegas graneleras, sondas de acero inoxidable para fertilizantes, sondas muy delgadas para granos pequeños, y otras sondas para aplicaciones especiales. Para mayor información contactar al departamento de ventas de GaviAgro. Para la operación de las sondas o caladores debe tenerse algunas precauciones.
Las sondas de doble tubo deben entrar al grano cerradas y se abren cuando estén en la posición de muestreo. Las sondas de un solo tubo, deben entrar con la ventana volteada hacia abajo y luego de estar en la posición de muestreo se voltean para captar la porción Las sondas de profundidad deben entrar siempre cerradas y solo se abren por un jalón, en el punto de muestreo.
Recipientes para muestreo en flujo.
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Estos son recipientes especiales que se usan para colectar muestras en el chorro de granos o en la cortina de granos que se forma al descargue de vehículos, en las descargas de los transportadores a los elevadores y en cualquier otro sitio donde el grano está en movimiento y existe una caída o chorro de granos. El elemento mas conocido y utilizado en el comercio de granos internacional es el muestreador denominado la Copa Ellis, que es un dispositivo en forma de un pequeño cajón que tiene una agarradera para la mano y permite moverlo dentro de una corriente de granos. También es muy utilizado el dispositivo denominado Pelican, que es un dispositivo de cuero, enganchado a una barra fija o extensible, que permite deslizar el muestreador a los largo y ancho del chorro o caída de granos que puede estar un poco alejada del operario que toma la muestra.
Muestreadores automáticos Estos son equipos que se colocan en la lía del flujo. Existen equipos para ser instalados en las caídas de los elevadores, en los transportadores de tronillo y cadena, en los transportadores de banda, en la tubería y en otros sitios donde el grano está en movimiento. La característica principal de este grupo de equipos de muestreo es que pueden tomar muestras sin descanso, a intervalos prefijados, siempre de la misma forma, en el mismo sito y obteniendo porciones de igual tamaño.
Preparación de la muestra de envío Al terminar el muestreo, se debe homogeneizar y dividir la muestra global para obtener la muestra que se enviará al laboratorio. Para efectuar esta homogeneización y división se requiere un equipo divisor, de los cuales existen diversos modelos y referencias. • •
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Divisor de tipo Riffle, de 8,10,12, o 24 canales Divisor de tipo Boerner, de 34 canales, 17 a cada lado, oficial del USDA. Otros tipos de divisores como el Gamet.
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Cuando no se dispone de equipos para hacer la homogeneización y división se puede recurrir al método de Cuarteo a mano, como último recurso. Este consiste en depositar la muestra sobre una lona, apilarla y luego dividirla sucesivamente en cuatro porciones, de las cuales se toman dos, cada vez y desechan las otras dos, realizando homogeneizaciones y divisiones con las porciones que van quedando, hasta reducir la muestra global a un tamaño adecuado para ser remitida al laboratorio. La muestra de envío debe ser empacada y conservada adecuadamente hasta su entrega en el laboratorio Recipientes cerrados y llenos. Se recomienda utilizar recipientes herméticos, como bolsas de plástico de calibre grueso y de buen tamaño, tarros plásticos de boca ancha con tapa u otros dispositivos similares. No es recomendable enviar las muestras al laboratorio en platones abiertos, bolsas de papel, costales ralos u otros tipos de empaques en los cuales la calidad o conformación de la muestra pueda variar. Las muestras deben ser convenientemente identificadas, con todos los datos del lote, como el lugar, la fecha y el muestreador, el proveedor, el vehículo que la transporte y otras que se pudieran necesitar para una adecuada identificación. En muchas empresas y por seguridad, las muestras se identifican únicamente con e número de documento de recibo en báscula. Esto es conveniente para evitar que el laboratorio conozca la identidad del proveedor, especialmente cuando se trata del recibo de cosechas, operación en la cual el laboratorio no necesita conocer detalles del mismo. Observaciones especiales del muestreador. Este es el momento adecuado, para que el muestreador, que es el operario que ha estado en contacto con e lote de granos, deje sus observaciones, relacionadas con el producto, como estado del mismo, situaciones observadas durante el muestreo, como presencia de plagas, riesgos de humedecimiento u otros que pudieran ser de interés.
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Causas de error en el muestreo. Estudios muy serios de la Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, indican que el 92% de los errores de datos viene del muestreo, el 7% del manejo de la muestra y no mas del 2% proviene del laboratorio •
Principales causas de error en el muestreo –
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Tomar muy pocas porciones para conformar la muestra global. Tomar porciones solo de ciertas partes del lote Tomar las porciones con la mano o elementos inadecuados Conformar la muestra global porciones de diferente tamaño.
Principales causas de error en el manejo de las muestras. – – –
Demorar la homogeneización y división de la muestra. Permitir contaminación de la muestra. Empacar inadecuadamente la muestra que va al laboratorio
Análisis en el laboratorio de granos. Una vez recibidas las muestras en el laboratorio de granos, estas deben ser procesadas en el menor tiempo posible para evitar cambios en la conformación o calidad de las mismas. Las muestras húmedas, son especialmente perecederas y pueden cambiar sus condiciones rápidamente, debido a la respiración del grano y al favorecimiento que esta tiene en el desarrollo de hongos y el consecuente calentamiento.
Determinación de la humedad de los granos. La determinación de la humedad es el análisis clave en todas las etapas del proceso, tanto en granos comerciales como en semillas.
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La humedad del grano correlaciona con la temperatura para producir respiración. Estos dos factores son los que determinan la evolución de la tasa respiratoria del grano. A mayor humedad y o temperatura mayor tasa de respiración del grano, con efectos en deshidratación, calentamiento y pérdida de peso de la muestra. La humedad del grano correlaciona con la del ambiente para ganar o perder peso. La tensión de vapor con que esta adherida el agua en el grano, tiene un efecto correlativo con las condiciones de humedad y temperatura del aire ambiente en donde se encuentran almacenados los granos. Cuando la humedad y temperatura ambientales cambian, las condiciones de humedad del grano también cambian, ganando o perdiendo humedad. Esto se representa en la gráficas isotermas de los granos, que son representaciones gráficas, donde se puede apreciar el comportamiento de la humedad el grano en diferentes condiciones de aire ambiente. Existe una carta o tabla para cada tipo de grano.
Métodos para la medición de la humedad de los granos. La humedad de los granos puede ser medida de muchas formas, destacándose dos tipos de métodos: los métodos físicos, los métodos químicos y los métodos electrónicos. En los métodos de físicos, como el método de la estufa y el método de la destilación o Brown Duvel, se separa el agua de la materia seca, mediante evaporación y destilación. En los métodos químicos, se separa el agua mediante reactivos y en los métodos electrónicos, que incluirían a los métodos del infrarrojo y otros similares, el agua es medida mediante reacciones eléctricas o del espectro, las cuales son interpretadas por componentes electrónicos y visualizadas en pantallas o transmitidas como datos a sistemas de manejo de datos.
Método de la estufa El método de referencia para la determinación de la humedad es el de la estufa.
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Se utiliza grano molido en un molino que garantice que no altera la humedad. Se prepara una muestra de 2 a 3 gramos pre pesada, se pone en la estufa a 130 oC por 1 hora, en un plato metálico o caja de Petri, bien extendida, Luego del tiempo indicado se reposa, se pesa y se calcula el porcentaje de diferencia. Muestras pre pesadas de 25 a 30 gramos de grano entero se colocan en la estufa a 100 oC de temperatura por 72 a 96 horas, se reposan, se pesan y se calcula el porcentaje de diferencia.
Determinadores de humedad electrónicos comerciales. En general, una planta de manejo de granos, donde se desarrollan actividades de recepción, secado y proceso, debería tener un buen determinador de humedad de mesa en el laboratorio de planta y uno o más portátiles en el campo. •
En GaviAgro, recomendamos los equipos de mesa Dickey John GAC 2100 que son los oficiales del comercio internacional de USA , el modelo 500 XT de Dickey John que cuenta con los mismos procesadores y cartas que los GAC, siendo de operación mas manual y por ende más económico. Los Determinadores Seedburo 1200 Ds, que tienen una apariencia similar a los antiguos Motomco y mucha facilidad de operación, siendo muy bien recibidos por los operarios.
En equipos portátiles, también hay infinidad de marcas, modelos y procedencias. En GaviAgro, recomendamos los equipos Dickey John MiniGAC y MiniGAC plus, que son actualmente los mas avanzados en el mercado de portátiles, con todas las ventajas y beneficios del GAC, condensadas en el portátil mas premiado en los medios electrónicos de precisión. Al momento de escribir esta Guía, esta siendo aprobado por el USDA el equipo Dickey John GAC 2500, que tiene como características diferenciales, contar con un procesador de alta precisión y además incorpora otras características de modernidad, como la operación a través de una pantalla “touch”, la memoria para almacenar hasta 3600
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determinaciones, la posibilidad de comunicación y operación vía internet y otras que lo hacen un equipo de altas especificaciones de confiabilidad en la determinación, seguridad en el manejo de la información, velocidad en la respuesta y comunicaciones en toda la gama de opciones actuales.
Las impurezas en el lote de granos Las impurezas son todo lo que no es el grano que se está analizando, incluidos otros tipos de granos, los granos vanos e inmaduros y todas las materias extrañas que están mezcladas con el grano analizado y deben ser cuantificadas y controladas. Las impurezas se separan, en el laboratorio, por dos sistemas principales: Separación por aire de los materiales más livianos que el grano y por zaranda los materiales de igual o mayor peso que el grano. En el primer caso se utiliza el Aspirador de impurezas solo o combinado con otros dispositivos. En el segundo caso se usan la zarandas de mano con bandeja de fondo. Las especificaciones del tipo de zarandas y el tamaño de los orificios varían con el tipo de grano analizado. El siguiente cuadro muestra las especificaciones para las zarandas usadas en los diferentes granos . Tipo de grano Características de las zarandas utilizadas. Arroz con cáscara, grano Criba 1 = Hueco redondo, 6 mm largo Criba 2 = Hueco alargado y de 2,5 mm de ancho Criba 3 = Hueco alargado y de 1,75 mm de ancho Maíz Criba 1 = Hueco redondo scalper de 12/64” Trigo, avena y centeno
Criba 2 = Hueco redondo de 6/64” Criba 1 = hueco redondo de 12/64” Criba 2 = hueco triangular de 5/64” Criba 3 = hueco redondo 1/12” Criba 4 = hueco oblongo de 4 ½ /64” x ½” Criba 5 = hueco redondo 5/64”
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Soja Cebada Sorgo
Criba 1 = hueco oblongo de 10/64” x 3/4” Criba 2 = hueco redondo 8/64” Criba 1 = hueco triangular de 5/64” Criba 2 = hueco slot de 5 ½ /64” Criba 1 = Hueco redondo de 2 ½” /64” Criba 2 = Hueco triangular de 5/64”
Estas cribas y otras pueden ser adquiridas en GaviAgro. También se utiliza la máquina Carter Dockage tester de Carterday que es el equipo oficia de la norma de USDA y que trabaja con aire de aspiración en la parte superior y luego con tres cribas en la parte intermedia
Equipos auxiliares del laboratorio de granos y semillas. En el laboratorio de granos y semillas operan otros equipos auxiliares que apoyan la realización de cada una de las determinaciones •
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Divisor de muestras, tipo Boerner o tipo Riffle, utilizado para homogeneizar y dividir las muestras tanto en el proceso inicial de muestreo, como para dividir la muestra de laboratorio y tomar las porciones de cada análisis Balanza de precisión 0,1 y 0,01 para granos y semillas respectivamente. Bandejas para muestras Lupa y Pinzas Cribas diversas, para insectos, granos partidos, impurezas, defectos, harinas, polvos.
Prueba de germinación del arroz con cáscara Una delas formas de realizar las pruebas de germinación del arroz con cáscara es la de poner semilla a germinar en arena húmeda siguiendo el siguiente procedimiento: La semilla se siembra en arena húmeda. Al séptimo día se añade una lámina de agua de ¼ de pulgada sobre la superficie de arena, la cual
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deberá permanecer hasta el final de la prueba. Solamente se hace el conteo final
Evaluación de la prueba de germinación del arroz con cáscara Plantas normales: Raíz: Una raíz seminal, generalmente con varias ramas laterales, algunas raíces permanentes nacen del primer nudo, deben estar presentes si las plantas no se van a remover hasta el final de la prueba Plúmula: Hoja verde vigorosa, no muy dividida que se extienda mas allá de la mitad dentro del coleóptilo, el cual puede o no estar dividido.
Plantas anormales: Raíz: a) sin raíces, B) raíz seminal débil, con pocas o sin ramas laterales o raíces permanentes Plúmulas: a) sin hoja verde, b) hoja extendiéndose a menos de la mitad dentro del coleóptilo, c) hoja muy fragmentada o dividida longitudinalmente; d) plúmula pálida, suave, delgada, en forma de huso. E) plúmula deteriorada en el punto de la unión con el grano, siempre que uno se deba a condiciones impropias de la prueba
Prueba de viabilidad con tetrazolio sin vistascopio, para arroz, avena sorgo y maíz. La prueba consiste en la reacción bioquímica de ciertas enzimas de las células vivas con la sal de tetrazolio, que consiste en la reducción del tetrazolio, formándose un compuesto rojo llamado formazan. La actividad de esos sistemas enzimáticos decrece paralelamente con la viabilidad de las semillas. Una coloración rojo intensa significa células vivas del embrión, mientras una coloración pálida o no coloración indican células embrionarias muertas o con poca viabilidad
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Materiales para la prueba de tetrazolio Sal de tetrazolio (Cloruro de 2,3,5 trifenil tetrazolio). Un gramo de esta sal es suficiente para dos pruebas de granos del tamaño de soja . Vaso de precipitados. Se usan para el acondicionamiento de las semillas y su tinción. Para semillas de arroz se usan vasos de 200 ml. Matraces Erlenmeyer : Para preparar las soluciones de tetrazolio Hojas de cuchilla para partir las semillas Pinzas para el manejo de las semillas Incubadora o cámara de calor controlado , para poner las semillas a 30 oC en el acondicionamiento y 35oC-40oC para la tinción lupa y o microscopio estereoscopio para la interpretación de los resultados. Gotero, para quitar las gotas de tetrazolio después que se ha cumplido el tiempo de tinción Piceta, para la aplicación de lactofenol Papel para el acondicionamiento de las semillas , toallas, papel secante, papel filtro. Preparación de las soluciones de tetrazolio y lactofenol Solución de tetrazolio : Se prepara en agua destilada. Se usan soluciones de 0,1% y 1,0%, que se preparan diluyendo 1 y 10 gramos de tetrazolio, respectivamente en un litro de agua destilada cada uno. •
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El PH de las soluciones debe estar entre 6 y 8 para obtener buenos resultados. La soluciones se pueden guardar por meses en botellas oscuras.
Solución de lactofenol: La solución de lactofenol permite aclarar los tejidos vegetales que permiten ver el embrión de la semilla a través de la lema y la palea. 20 partes de ácido láctico 20 partes de fenol 20 partes de glicerina 20 partes de agua – – – –
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La temperatura para hacer la prueba se recomienda que esté entre 25 y 35 oC, sin pasar de 45 oC A mayor temperatura mas rápida es la prueba.
Preparación de la semilla para la tinción La interpretación de los resultados se facilita cuando la semilla se ablanda en agua antes de seccionarla o punzarla (para facilitar la penetración del reactivo). El ablandamiento se puede lograr colocando las semillas sobre toallas húmedas de papel (12-16 horas) o colocándolas en un beaker con agua durante 3-4 horas a 30°C. Aplicable a semillas de arroz, avena, sorgo y maíz. Haga un corte a lo largo del eje longitudinal de la semilla con una navaja afilada. Es conveniente que remueva las semillas del papel toalla una a una para evitar que sequen y endurezcan. Una vez que haya hecho el corte a 100 semillas, distribúyala en sendos platos Petri y cúbralos con la solución de tetrazolio al 0.1%. Coloque las muestras en una cámara de incubación a 45'C durante dos horas.
Análisis de pureza de un lote de semilla Pureza física, el objetivo del análisis de pureza es determinar: La composición en peso de la muestra que se analiza y por consiguiente la composición del lote de semillas. La identidad de las distintas especies de semillas contaminantes. Las partículas de materia inerte constituyentes de la muestra. Se consideran tres componentes: semillas puras, otras semillas y materia inerte.
Metodología de análisis de pureza de las semillas a muestra de trabao
despus de pesada, se clasificará en sus
componentes: –
semilla pura,
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semillas de otros cultivos y materia inerte
a separación se basará en un examen de cada partcula de la muestra, determinando a qu componentes pertenece
La separación de la semilla pura se puede efectuar visual o mecánicamente. Después de la separación de los tres componentes, se realiza la identificación de las semillas encontradas de otros cultivos. En seguida se procede el pesaje de la materia inerte y las semillas de otros cultivos, El peso de la fracción pura, se puede determinar por diferencia de peso, esto es, peso inicial menos el peso de la materia inerte y semillas de otros cultivos, o por el pesaje directo.
Análisis de calidad de granos comerciales Los granos comerciales se juzgan para determinar sus principales características, y estado. Cada tipo de granos, puede tener sus propios análisis, como por ejemplo, en el caso del arroz, se determinan rendimientos molineros, en el caso del trigo se analizan las características de panificación. En general, en todos los granos se determinan las características del lote en cuanto a humedad, impurezas y grado en referencia a una norma, como por ejemplo, en arroz los granos manchados, granos dañados, granos rojos, granos yesados y grado de trilla o molienda.
Análisis de rendimientos molineros del arroz con cáscara Para efectuar el análisis de rendimientos molineros del arroz con cáscara se requiere de varios procesos
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• •
Cuando se trata de arroz con cáscara húmedo recibido de los productores, es necesario secarlo hasta a humedad adecuada (menos de 13%) en un equipo que garantice que durante este proceso no se afectará la calidad del producto ni se incrementará el porcentaje de granos partidos y o fisurados Se debe contar con un tiempo de reposo adecuado de la muestra antes de ser trillada para evitar el agregado de granos partidos. Descascarado en un equipo que no agregue granos partidos. Pulimento en un equipo adecuado, hasta un grado de blancura comparable con el del mercado de la región.
Variación del grano partido, en arroz, con el tiempo de reposo Después de secada la muestra de laboratorio, debe ser reposada por un tiempo suficiente para estabilizar las fuerzas internas y lograr el mejor índice de grano entero. de la muestra Variación del grano partido con el tiempo de reposo despues de GRANO secado . Orizica 1.
PARTIDO
35.0 30.0 25.0
Polinómica (GRANO PARTIDO)
20.0 15.0 10.0 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 : : : : : : : : : : 9 1 1 3 5 7 9 1 1 3 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0
Cálculos de rendimiento molinero en arroz con cáscara Los rendimientos molineros del arroz con cáscara son el rendimiento de masa blanca (total de productos pulidos, enteros y partidos) y el rendimiento de granos enteros.
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Para efectuar al análisis de rendimientos molineros se requiere: un descascarador, un pulidor y un clasificador de granos enteros y partidos. Además se debe contar con un medidor de blancura que permita medir el grado de blancura que correlaciona directamente con le grado de pulimento. La norma de USA indica, que el tamaño de la muestra sea de 1 Kg de arroz con cáscara como entra al molino , con 13% de humedad y el porcentaje mas bajo posible de impurezas (usualmente menos de 3%). Otras normas, no indican la cantidad a trillar. Existen muchos equipos de laboratorio comerciales, que trabajan con 100 gramos de muestra y permiten el calculo directo de los resultados. El siguiente ejemplo, ilustra la situación. Resultado después de descascarar 1 Kg de arroz con cáscara: Alrededor de 780 a 800 gramos de arroz integral o cargo, descascarado. La cascarilla representa usualmente el 20%, por lo que se obtendrán 200 gramos y si las impurezas son del 2% se obtendrán 20 gramos, completando alrededor de 220 gramos después de descascarado, 20% sobre paddy Después de pulir el grano descascarado, resulta la masa blanca. La cantidad de masa blanca puede variar con el grado de pulimento, la cantidad de granos inmaduros presentes, la presencia de granos vanos y otras características de la calidad del arroz. Los resultados después de extraída la harina, en un buen arroz, podrían ser de : 690 gramos , con una extracción de harina o semolina de 110 gramos y el resultado se expresaría como RP= 69% sobre paddy El rendimiento de granos enteros o Índice de pilada (IP) se obtiene después de clasificar la cantidad resultante en el RP. Por ejemplo, si resultan 580 gramos de arroz entero, y 110 gramos de granos partidos, el índice o rendimiento de grano entero (IP) será de 58% sobre paddy y el grano partido de la mezcla de 15,94% si se empacara a todo flujo (110/690)*100
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Establecimiento del grado La graduación o establecimiento del grado, con referencia a una norma, se realiza a partir de la cuantificación de los granos con los defectos indicados en la norma y los limites o tolerancias para cada grado definidos en la misma. defectos del grano. Los principales factores que se cuantifican para obtener el grado, en el arroz, de acuerdo con una norma son: • • • • • • • • •
Granos dañados por calor Granos dañados por hongos Granos dañados por otras causas Granos picados por insectos (en cascara) Granos Yesados Granos rojos Semillas objetables Variedades de contraste Granos partidos
Historia de la cerveza. http://www.culturebeer.com/sitio/sec_contenidosview.php?sec_id=129 Todo se inicia, según los antropólogos, cuando el ser humano se hizo sedentario y comenzó a cultivar la tierra. Con los cereales, raíces y frutas obtenidas las mujeres cocinaban una bebida, que tras la fermentación se convertía en un líquido moderadamente alcohólico. Para desencadenar el proceso de fermentación los pueblos primitivos recurrían a la masticación de los ingredientes, ya que la saliva hace digerible la fécula y ayuda a proporcionar fermento. Para endulzar y aromatizar la bebida empleaban miel, bayas de enebro, semillas de zanahorias silvestres, ingredientes que siglos después, en la Edad Media serían suplidos por el lúpulo, planta aromática por excelencia de la cerveza tal y como la conocemos actualmente.
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Los orígenes más antiguos de la cerveza se remontan seis mil años antes de la era actual, cuando los sumerios habitaban el sur de la antigua Mesopotamia, en el cruce de los ríos Tigris y Eufrates, cuna de la mas antigua civilización humana conocida. La civilización sumeria se caracterizó por sus extensos cultivos de cereales dedicando un 40 por ciento de su producción a cebada, espelta, trigo y mijo para la elaboración cervecera.
En Egipto, las sacerdotisas eran las encargadas de preparar la cerveza que llamaban “zythum”. El libro de los muertos de los e gipcios, datado 5.000 años a.C., ya menciona una bebida elaborada a base de fermento de cebada. En una tablilla de madera que se conserva en el Museo arqueológico de El Cairo puede leerse. “Dejad macerar e inflarse los granos de cebada durante un día, deja dlos reposar y maceradlos después de nuevo, depositándolos en un recipiente bajo agujereado. Dejad secar hasta que se formen capas y exponed luego la cebada al sol”.
Así fabricaban los egipcios la malta de cebada, base de su cerveza. Al igual que los sumerios solían mezclar la cebada con otras sustancias que le daban colores y olores diferentes como azafrán, jengibre, comino, miel dátiles; y la endulzaban con canela entre otras especias. Parece ser que fueron los griegos quienes en sus viajes por el Mediterráneo introdujeron la cerveza en Europa. Galos y romanos perfeccionaron sus técnicas de elaboración y regularon su precio y comercio. As se poda encontrar la “zythum” por dos denarios. a “cerevisia” gala y la “camum” celta costaban cuatro denarios.
Los romanos popularizaron el consumo de la cerveza por toda Europa, especialmente en los países del centro y norte del continente donde el cultivo de la cebada se adaptaba mejor a los climas fríos; al contrario que la uva, que se desarrolla más en los países mediterráneos. Durante el imperio romano, la cerveza era consumida en grandes cantidades en las fiestas familiares, en las ceremonias religiosas y en las celebraciones de victorias bélicas.
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En aquellas épocas la cerveza se había expandido de forma generalizada, por eemplo en la leana China se la conoca como “li” y era elaborada
con arroz. Se conoce la historia que durante el siglo IX, cuando las plagas como la peste asolaban Europa , el benedictino San Arnold , introdujo su cruz dentro de un barril de cerv eza Ale y dio “beber cerveza en lugar de agua como antdoto contra la plaga”. Dicen que los belgas se enamoraron de la
cerveza gracias a que funciono el consejo.
Existen documentos escritos que señalan que ya se cultivaba lúpulo en Bohemia en el año 859. Aunque fue a principios del siglo XI cuando aparecen las primeras referencias explícitas del uso del lúpulo en las abadías del centro de Europa. En el siglo XIII, el rey Wenceslao I de Bohemia, con el fin de cuidar la calidad del lúpulo, estableció la pena de muerte para quien cortase
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esquejes de lúpulo que pudieran ser exportados y plantados en otro países. En el siglo XV se formaron los gremios cerveceros que eligieron como patrón al fabuloso Rey Gambrinus, a quien se atribuyó la invención de la cerveza medieval. Entre los siglos XIV a XVI, se construyeron las primeras grandes fábricas de cerveza, especialmente en Alemania. A finales del XV, Guillermo IV, Duque de Baviera, promulgó la primera Ley de Pureza de la Cerveza Alemana , que determinaba que debía elaborarse exclusivamente con agua, malta de cebada y lúpulo. Otro cervecero alemán desarrolló en la ciudad checa de Pilsen una cerveza de fermentación baja, clara y muy amarga en contraposición a las oscuras y dulces de Munich. Al éxito de esta cerveza contribuyó la aparición del vidrio, que permitía Asumida por las clases altas, empezó a conocerse con el nombre de Pilsen, en honor a la ciudad de origen. En España la cerveza fue popularizada en el siglo XVI por Carlos I de España (V de Alemania). En su retirada al Monasterio de Yuste, mandó construir una pequeña fábrica y se trajo a su maestro cervecero de Flandes. En América, los aztecas e incas utilizaban, mucho antes de la llegada de los españoles, una bebida de grano de maíz fermentado en sus rituales.
A finales del siglo XVIII el desarrollo de la cerveza cobró un gran impulso gracias al uso de sistemas de bombeo con máquinas de vapor en los procesos de elaboración y el descubrimiento de cómo crear, mantener y controlar el frío; así como su aplicación en la fermentación y bodega de la cerveza. En el último tercio del siglo XIX, Louis Pasteur , revolucionó con su microscopio el mundo cervecero al identificar la levadura Lager, que empleaban los alemanes. Demostró que la levadura era un ser vivo y que no se originaba de forma espontánea durante la fermentación de la cerveza como se pensaba hasta entonces. Pasteur explicó también el
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proceso de formación del alcohol durante la fermentación del mosto por la levadura y como controlarlo. Igualmente demostró que lo que estropeaba la cerveza eran bacterias que crecían junto a la levadura. En este sentido desarrolló un método de calentamiento ligero de cerveza que destruía dichas bacterias, permitiendo una conservación más prolongada de la cerveza. Ese proceso es la Pasteurización que facilitó que la cerveza cruzase fronteras y el surgimiento de grandes compañías productoras. En Irlanda a comienzo del siglo XIX, Arthur Guinness hizo popular una versión mas ligera y amarga de las Porter inglesas, dando lugar a una nueva variedad de cervezas conocidas con Scout. El alemán Adolf Busch, desarrollo en Estados Unidos, en el siglo XIX, un tipo de cerveza lager clara, aromática y ligera que se impuso en América del Norte. De mayor contenido en arroz y trigo, en detrimento de la cebada, se embotelló por primera vez aplicando el proceso de pasteurización. Gracias a los avances tecnológicos, a la innovación y al desarrollo de los sistemas de comunicación, es posible encontrar en el globalizado siglo XXI una gran variedad de cervezas, con aromas y sabores diferentes que merecen ser probadas.
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CAPITULO 5
El aire secante El que seca es el aire. El proceso de remoción de humedad del grano, se realiza con aire secante, al cual es expuesta la masa de granos, en diverso tipo de equipos de secado. El aire es usado como medio de remoción de la humedad del grano, por las siguientes razones prácticas Por su alta disponibilidad Facilidad de acondicionamiento Alta capacidad de remoción Baja conductividad térmica – – – –
Humedad relativa del aire. En general, el aire está compuesto por gases (nitrógeno, oxigeno, hidrogeno, CO2 y otros), agua e impurezas. La expresión Humedad relativa, indica la proporción en que un aire está saturado de agua y las definiciones son las siguientes: Es la relación entre la presión de vapor del agua del aire a la temperatura dada y a la temperatura de rocío, que se usa normalmente como indicador de la capacidad de remoción de agua que tiene el aire. •
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Carta sicrométrica. Este es un dibujo donde se representan las principales características del aire. También es llamado el diagrama de Moliere.
Humedad absoluta o humedad específica Expresa la cantidad de agua presente en una masa de aire, en unidades de peso por unidades de masa o volumen.
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Contenido de agua por m3 de aire según su temperatura y humedad relativa a 300 msnm
Leyes de la condensación. La condensación es el fenómeno mediante el cual el agua contenida en el aire en forma de vapor, invisible e intocable, se vuelve liquida y se observa sobre las superficies. La condensación se origina principalmente cuando el aire está saturado o cerca de la saturación y se modifica la temperatura del mismo. Para entender fácilmente este fenómeno, el autor ha desarrollado dos leyes, con ejemplos prácticos de la vida corriente.
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Ley del vaso de whisky Frío en el interior, caliente en el exterior, condensación por fuera del vaso. •
El fenómeno descrito se presenta en un silo o recipiente donde están almacenados granos cuando la temperatura de estos es menor que la del ambiente, por ejemplo, cuando han sido utilizados equipos de refrigeración de granos.
Ley del paseo en auto a tierra fría. Interior caliente, exterior frío, siempre condensa por dentro. •
En este caso, un vehículo que transita de tierra caliente a tierra fría, presenta el fenómeno de condensación en los vidrios, siempre por dentro. El fenómeno se origina en los silos o depósitos de granos, cuando el grano depositado tiene mayor temperatura que la del ambiente. Es común que esta condensación interior se presente en las horas de la noche cunado la temperatura baja. Condensaciones en el interior de los silos, pueden originar lluvia desde la tapa hacia la superficie superior, originando procesos de pudrición y germinación.
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Velocidad de secado del grano La gráfica que se presenta a continuación, muestra como es la velocidad de secado, o velocidad con que la humedad sale del grano durante el proceso de secado.
Al iniciarse el secado, en la primera etapa, el material (grano) se calienta progresivamente, de afuera hacia adentro, con el aire caliente secante, en esta etapa la velocidad de evaporación aumenta. En la segunda etapa de velocidad constante el secamiento tiene lugar en la superficie del grano que se mantiene húmeda en su totalidad, la velocidad de secado, en esta etapa, es independiente de las características internas del grano y es controlada por las del aire secante ; En la tercera etapa de velocidad de secado decreciente la cantidad de agua extraída disminuye, porque la capa externa se reseca mas rápido que lo que se mueve el agua desde el interior del grano y llega a un punto en que no sale nada, por mas aire secante que se ponga. Inclusive, si se continúa intentando retirar agua, se presenta un fenómeno de sellamiento del grano en el cual la humedad del interior deja de migrar hacia el exterior.
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La soja: origen e historia http://www.consumer.es/web/es/alimentacion/aprender_a_comer_bien/cu riosidades/2001/10/04/35401.php El nombre que se ha dado a la soja, proviene del vocablo antiguo usado por los chinos: sou, tal y como la denominaban antiguamente. Cuenta la tradición que la soya fue descubierta por el emperador chino Sheng-Nung hace más de tres milenios. Éste no sólo disponía de grandes campos de cultivo sembrados con la leguminosa, sino que se dedicaba activamente a estudiar y describir sus propiedades alimenticias y medicinales, las cuales plasmó en el libro Materia Médica, del que se le considera autor. Una leyenda de la época cuenta del nacimiento de un niño rey: ........Y los Dioses festejaron, cada cual enviando un regalo al recién nacido: fuerza, coraje, larga vida, perseverancia, disciplina, sabiduría, comprensión..... Finalmente, la Diosa Kannon miró largamente al niño, retiró su collar y, con cada una de sus nueve manos, extendió sobre la cuna nueve perlas doradas........Y las perlas doradas se trasformaron en semillas, que, una vez sembradas, se multiplicaron y, una vez cosechadas, alimentaron a millones. La soja para los emperadores chinos era una de las cinco semillas sagradas, junto con el arroz, el trigo, la cebada y el mijo. Reconocían en la soja no sólo sus propiedades nutritivas, sino también sus propiedades para prevenir enfermedades. "Si cultivas soja, tendrás carne, leche, queso, pan y aceite"
De Oriente a Occidente... El cultivo del frijol de soja se centraba fundamentalmente en el noroeste de China. Según la tradición fueron los monjes budistas quienes la introdujeron en el Japón en el siglo VII de nuestra era, donde muy pronto
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se convirtió en un cultivo popular. El comercio marino la popularizó en Oriente llevándola como un precioso cargamento entre sus mercaderías en sus viajes. La primera referencia Europea que se tiene de la soja se remonta al siglo XVII. Son entonces los misioneros los que introducen las primeras habas de soja para su cultivo, sin gran éxito al parecer. También los marinos holandeses y portugueses la traen como novedad. A principios del siglo XIX se empezó a cultivar en Estados Unidos. Sin embargo, en Europa y en Norteamérica, la soja no se empleó en la alimentación humana hasta bien entrado el siglo XX. La primera cosecha comercial de soja se plantó en 1929 para suministrar semillas para hacer salsa de soja. Desde esos inicios tempranos e insignificantes, la importancia de la soja ha sido bastante espectacular.
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CAPITULO 6
Equipos de secado. Secadoras de granos Con objeto de acondicionar los granos provenientes de la cosecha y poderlos almacenar conservando sus características físicas y organolépticas, se hace necesario reducir el contenido de humedad de los granos de manera mecánica y acelerada (con respecto al secado natural); para esto se utilizan secadoras de muchas clases, dependiendo del grano, capacidad diaria, etc. Los tipos de secadoras pueden clasificarse de muchas formas según sus características: En cuanto al tipo de fabricación Móviles Fijos, secadoras de torre y silos secadores – –
En cuanto al sistema de carga Intermitentes (secado por tandas, estacionarios o en recirculación) Continuos (secado dinámico por pasos sobre una misma secadora o con múltiples secadoras en línea) Mixto (combinación de procesos continuos y estacionarios de secado) –
–
–
En cuanto a la ventilación Insuflando aire caliente a la masa de grano (ventilador entre el generador de calor y la secadora) Aspirando aire (ventilador después de la secadora) –
–
En cuanto al flujo de aire Concurrente Contracorriente – –
78 – –
Cruzado Mixto
En cuanto a la torre de secado Caballetes paralelos Caballetes cruzados De columna Con cámara de reposo – – – –
Combustibles para calentar el aire secante. El tipo de combustible utilizado en el quemador o fuente de calor con que se calienta el aire de secado puede ser diverso y la utilización de uno u otro, depende de la disponibilidad del mismo en el área y del costo que este tiene. En general se puede decir que el combustible más económico es el que se produce en el mismo negocio (siempre y cuando éste no tenga un precio de venta mayor que el precio de otro combustible disponible); en el caso del arroz, el combustible más económico es la cascarilla, debido a que normalmente las instalaciones de secamiento se encuentran en el mismo sitio donde está instalada la fábrica de arroz blanco, donde se obtiene sin costo adicional este combustible. El aire caliente es el “corazón” del proceso de secam iento,
por lo que la estabilidad de la temperatura obtenida del generador de calor, es el punto más crítico del proceso. Al seleccionar generador calor, se debe tener en cuenta, no sólo el costo de inversión y operación, sino la capacidad de dicho equipo de producir la cantidad de calor adecuada, de manera ESTABLE durante todo el tiempo de operación del proceso de secado.
Combustible
Poder calórico Kcal/kg
Madera de eucaliptus
3.300
Bagazo de caña
2.200
Cascarilla de arroz
3.300
79
Gas GLP
11.000
Gas natural
8.900-17.800
Fuel oíl
9.600
Carbón
4.400
Consumo de calor en el secado de granos. El promedio aproximado de la cantidad de calor en el aire secante depende de la capacidad de secado de arroz en toneladas por hora y de la condición ambiental del lugar (se toma el proceso de secado por pasos como referente, por ser uno de los procesos más demandantes de energía). La siguiente tabla es orientativa pues el consumo energético depende de la cantidad de agua que se quiera retirar en el proceso y el tipo de grano a secar. También depende del equipo que se use para quemar el combustible. (en el caso de la cascarilla, se toma como base su utilización a través de un horno de alta eficiencia de la serie TEO IV de SuperBrix)
Capacidad en ton/hora
Cantidad d calor (kWh)
Consumo de cascara de arroz (Kg/h)
Consumo de fuel oíl US gal/h)
10
385 - 589
92,4 – 141,36
10,2 – 15,6
20
769 - 1.064
184,6 – 255,4
20,37 – 28,18
30
1.159 - 1.539
277 – 369,4
30,57 – 40,77
40
1.538 - 1.855
369,1 – 445,2
40,74 – 49,14
50
1.923 - 2.488
461,5 – 597,1
50,94 – 65,9
*Fuente: SuperBrix Hoja técnica_STAX_ver1
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Temperaturas del grano durante el secado. Parte de la temperatura del aire de secado se traslada al grano, por ello en las secadoras de torre, flujo continuo, la temperatura del grano no debe exceder ciertos límites. Transición vítrea.
Tipo de grano
Destino
Temperatura máxima del grano en ºC
Arroz con cáscara
Mas de 20% de humedad
40
Menos de 20% de humedad
44
Semilla
44
Alimento animales
82
Semilla
38
Industria
48
Semilla
38
Alimentación
45
Semilla
37
Industria
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Sorgo Soja Frijoles Maní Maíz amarillo *Fuente: FAO
Ventiladores de las secadoras. Las secadoras utilizan ventiladores para mover el aire secante. En general, los ventiladores son axiales y centrífugos: •
Los ventiladores axiales mueven aire paralelamente al eje que forma un ángulo recto con las aspas. Se utilizan preferiblemente
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para mover volúmenes medianos de aire
con presiones relativamente baas de 2” a 3” de columna de agua. as secadoras que usan este tipo de equipos, generalmente múltiples ventiladores.
•
Los ventiladores centrífugos mueven aire que entra al ventilador paralelamente al eje, pasa por los álabes del ventilador y sale tangencialmente a la carcaza envolvente que forma el tubo de conducción. Normalmente su utiliza un solo ventilador para mover la cantidad de aire de secado necesario.
Capacidad de las tuberías de conducción de granos. El sistema de transporte por elevadores y transportadores es conectado a los equipos por tuberías de diversa capacidad
Diámetro de la tubería (cm)
Diámetro de la tubería (pulgadas.)
Capacidad de transporte en t/h, cómodamente
15
6
10
20
8
25
25
10
40
30
30
60
*Fuente: Almacenamiento de granos A.Castillo 1984 p 24
Secado estacionario, albercas, tinas y similares Es el secado que se realiza con el grano quieto, con una capa de grano definida atravesada (de abajo hacia arriba) por una corriente de aire caliente de baja temperatura, usualmente entre 38 y 42 ºC, que arrastra la humedad.
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En el secamiento estático, la altura de la capa de grano y el área del secador determinan la cantidad de aire necesario para el proceso. •
•
En este sistema se utiliza generalmente 0,12 a 0,25 m3/s de aire caliente por cada m2 de superficie de la alberca o tina La capa de grano recomendada es variable desde 0,45 hasta máximo 0,70 m de espesor. En algunas instalaciones se utilizan capas superiores, llegando hasta 1 m. Al incrementar la capa de grano, se tiene mayor tiempo de secado y mayor diferencia entre la humedad de los granos de la superficie y los del fondo, incrementando la dispersión y ofreciendo riesgos de daños posteriores como el manchado de los granos, originado en a mayor tasa de respiración de los granos mas húmedos.
83 •
•
•
En el caso del arroz con cáscara, las temperaturas de aire recomendadas son de entre 38 a 42 ºC. El área perforada del piso debe ser de al menos el 10% del total del área. Es muy importante tener en cuenta que debe haber suficiente distancia entre la capa de grano y el techo de la secadora, de manera que se disminuya la presión inducida por la cubierta en la corriente de aire y la humedad extraída del grano pueda disiparse y no se condense, regresando al grano. La condensación en los techo de secadoras mal construidas es un problema recurrente, muy grave que genera amarillamiento del grano, aparición de hongos, grano dañado por calor, etc.
El secado estacionario tiene ventajas y desventajas
Ventajas. Bajas temperaturas de proceso, garantizando que el secado del grano se realiza en la zona de estado vítreo, sin mayor incremento en los granos partidos en el arroz con cáscara Operación muy sencilla. No hay cambios en el estado de los almidones. Mínimo riesgo de alteraciones en el color de granos y la formación de fisuras. •
• • •
Desventajas . Alta propensión a la dispersión de la humedad, pues la capa que está en contacto con la malla perforada tiende a secarse más que la capa superior. Largo tiempo de proceso Alto uso de mano de obra. Alto requerimiento de área y construcciones. Secadoras normalmente abiertas, expuestas a la presencia de plagas como insectos y pájaros, que contaminan el producto. •
• • • •
Secado dinámico
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•
•
Es el que se hace en equipos de secamiento donde el grano en se seca mientras está en movimiento, en contacto con una corriente de aire caliente que le extrae la humedad. Este tipo de secado se puede realizar de dos formas: –
–
Secando en flujo continuo por pasos y silos de atempero/ reposo entre pasos. Secando tandas que se recirculan sobre la misma secadora.
Secadores continuos de cascada o caballetes/canaletas. Son equipos en el interior de cuya torre están instaladas canaletas en “V”
invertidas, dispuestas en capas alineadas o cruzadas, por donde sale aire
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que atraviesa el grano que va bajando. El aire caliente entra por una fila de canaletas y sale por la inmediatamente adyacente (superior o inferior). Permiten extraer de 2% a 5% de humedad por paso, dependiendo de la velocidad de paso (tiempo de residencia), la humedad del grano y el tipo de grano.
Secadores de flujo cruzado Se caracterizan por el paso del aire, que circula dentro de un tubo central en forma perpendicular al grano , que se mueve entre planchas perforadas. El tiempo de residencia del grano dentro de la secadora se controla mediante la velocidad del dispositivo de descargue y depende de la capacidad interna de la maquina.
Secado dinámico en recirculación El secado por recirculación se realiza haciendo pasar la cantidad de grano que puede contener la secadora (capacidad estática) por el equipo, tantas veces como sea necesario para alcanzar el contenido de humedad final requerido. El grano ingresa al equipo y retorna al mismo mediante un elevador de cangilones. En este tipo secado se pueden presentar altas diferencias entre el contenido de humedad interna y externa del grano que solo se estabiliza en el almacenamiento. Este tipo de proceso requiere la instalación de poca infraestructura, pero es muy ineficiente en términos de capacidad (t/día) y energéticamente (comparado con el sistema de secado dinámico con atemperamiento).
Incidencia de la pérdida de volumen en la operación de las secadoras por recirculación: A medida que el grano se va secando pierde volumen ocasionando que la secadora pueda quedarse sin carga en la parte alta, cuando la humedad está baja lo que ocasionará perdida de aire y una significativa reducción de la eficiencia de secado.
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Esto se puede prevenir teniendo una tolva grande arriba, para compensar la diferencia de volumen durante el proceso.
Proceso de secado en equipos de secado por tandas en recirculación, sin atempero. Equipamiento básico. - Estación de prelimpieza - Silo de espera de grano húmedo prelimpio - Secadora de torre.
Preparación del grano La línea comienza con una estación de prelimpieza que acondiciona el grano de tal manera que pase a la etapa de secado con máximo 2% de impurezas. Para retirar eficientemente las impurezas del grano húmedo proveniente de campo, es recomendable instalar una estación de limpieza con un paso rotativo (tambor perforado o jaula de ardilla) para retirar las impurezas grandes como palos, cuerdas, hojas, etc. y un equipo de zaranda vibratorio para retirar las partículas de tamaño mayor y menor que el grano. Para una eficiente limpieza, se debe contar con un sistema de aspiración de material particulado liviano (polvo) en todos los equipos que componen la estación de prelimpieza.
Almacenaje del grano húmedo prelimpio El grano húmedo pre-limpio pasa a un silo de recibo donde reposa por corto tiempo (máximo 24 h, dependiendo del contenido de humedad) sometido a aireación para evitar la condensación y deterioro del grano. Es recomendable que este silo tenga la misma capacidad del trabajo a realizar en un día. Así, una secadora de 30 toneladas de capacidad en el cuerpo, que puede secar entre 75 y 90 toneladas por día, en el sistema de
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recirculación, requerirá un silo de recibo de aproximadamente 100 toneladas.
Del silo de recibo, el grano pasa a la secadora de torre y vuelve a ingresar (por medio de un elevador de cangilones) tantas veces como sea necesario hasta alcanzar la humedad deseada. Una vez alcanzada la humedad final, el grano se dirige hacia el almacenamiento o despacho. El proceso de secado por recirculación se justifica cuando la planta será destinada a secar pequeños lotes de grano que no se pueden mezclar con
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otros. Aunque la inversión inicial de este sistema es menor que el sistema de secado por pasos, por no utilizar silos de atempero, la eficiencia final de la secadora es baja y los costos de operación por tonelada seca son sustancialmente más altos. En este tipo de secado, el grano pasa múltiples veces por el elevador de cangilones y el transportador de descarga de la secadora, lo que significa un mayor riesgo de daño mecánico que en el secado por pasos con atempero, donde el grano sólo es transportado 2, 3 o 4 veces dependiendo de la humedad de entrada. La capacidad diaria de secado de arroz con cáscara de una planta basada en el secado por recirculación, se calcula multiplicando la capacidad estática en toneladas de grano de la secadora por aproximadamente 2,5 (dependiendo de la humedad de entrada del arroz, este sistema será capaz de procesar 2 a 3 cargas de la secadora al día). Por ejemplo, una secadora con capacidad de 30 toneladas de arroz con cáscara , en el cuerpo, podría secar en el día entre 75 y 90 toneladas del grano.
Secado de granos en secadoras de torre con atemperamiento o reposos intermedios En este proceso, se hace pasar una corriente de aire caliente a través de la masa de grano que va bajando por la secadora, durante el tiempo de residencia en el equipo. Una vez fuera de la secadora, el grano reposa por un tiempo determinado en un silo de “tempero” donde la humedad
migra del interior del grano hacia la superficie (por capilaridad), permitiendo retirar una importante cantidad de humedad en cada paso del proceso. Utiliza menor tiempo de exposición del grano al aire secante (en comparación con el proceso de recirculación), disminuyendo la diferencia de la humedad interna y externa. Es un proceso mucho más eficiente que el de recirculación, en términos de rendimiento y uso energético por tonelada de grano.
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Tiempo de reposo durante el secado. El tiempo de atempero o reposo, tiene relación con el rendimiento de los granos enteros obtenibles, esto es especialmente importante en el proceso de secado de arroz y del maíz que se destina a harinas precocidas, pues el precio final de los granos enteros (en arroz) es prácticamente el doble que el de los granos partidos.
En granos como el maíz y la soya, aunque en los procesos posteriores al secado se pretende moler el grano, se trata de cuidar la integridad del cereal para que no haya riesgos de deterioro durante el almacenamiento (especialmente los hongos e insectos atacan a los granos fisurados o
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partidos para aprovecharse del almidón expuesto). En la gráfica se aprecia que para la variedad de arroz Ciprés, de grano largo, el rendimiento se estabiliza después de los 80 minutos de reposo, habiéndose reducido la humedad de 20,6% a 15,86 % en un tiempo de 25 minutos, en un paso con aire a 60 ºC. Siebenmorgen ,2005
Arroz con cáscara, variedad Ciprés (USA)
Rendimiento 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57
cipres
0
40
80
120
160
200
240
minutos
Línea de secado en flujo continuo con silos de reposo o temperos. Equipamiento básico : -
Estación de prelimpieza Silo de espera de grano húmedo prelimpio Secadora de torre. Al menos tres silos de atempero.
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Preparación del grano Esta línea comienza con una estación de prelimpieza que acondiciona el grano de tal manera que pase a la etapa de secado con máximo 2% de impurezas. Para retirar eficientemente las impurezas del grano húmedo proveniente de campo, es recomendable instalar una estación de limpieza con un paso rotativo (tambor perforado o jaula de ardilla) para retirar las impurezas grandes como palos, cuerdas, hojas, etc. y un equipo de zaranda vibratorio para retirar las partículas de tamaño mayor y menor que el grano. Para una eficiente limpieza, se debe contar con un sistema de aspiración de material particulado liviano (polvo) en todos los equipos que componen la estación de prelimpieza.
Almacenaje del grano húmedo prelimpio El grano pre-limpio pasa a un silo de recibo, con sistema de aireación forzada, donde el grano húmedo reposa por corto tiempo (máximo 24 h dependiendo del contenido de humedad) sometido a aireación para evitar la condensación que puede generar deterioro en el grano.
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Es recomendable que este silo tenga por lo menos la misma capacidad de los silos de atempero. Y estos se calculan tomando como base la capacidad del cuerpo de la secadora multiplicado por 4 horas de trabajo (contando con 3 pasos de tempero). Así, una secadora de 30 toneladas de capacidad estática, requerirá silos de capacidad de entre 120 a 150 toneladas de grano c/u.
Inicio del proceso, primer paso de secado. Del silo de recibo, el grano pasa a una secadora de torre. Para iniciar el proceso de secado, la secadora de torre se llena desde el silo de grano húmedo (ej. 24 - 26% de humedad). La primera vez que se carga la secadora se toma aproximadamente una hora para el llenado, luego se recircula por una o dos veces sobre la misma secadora, con la alimentación de grano húmedo cerrada, para estabilizar condiciones de temperatura; finalizada la recirculación inicial, el grano se descarga hacia el primer silo de atempero a aproximadamente 20% de humedad.
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Figura 1 Una vez el primer silo de atempero está lleno con grano de primer paso con aproximadamente 20% de humedad , el grano que sale de la torre (que sigue siendo llenada desde el silo de producto húmedo de manera continua) se conduce hacia el segundo silo de tempero.
Figura 2.
Segundo paso de secado Cuando el segundo silo está lleno con grano de aproximadamente 20% de humedad con el primer paso de secado, se corta el flujo continuo desde el silo de producto húmedo y la torre se comienza a llenar desde el primer silo de atempero a 19-20% de humedad (para ese momento el grano ya ha reposado el tiempo suficiente como para pasar nuevamente por la secadora) y el grano que sale de la secadora se descarga hacia el tercer silo, a 16% de humedad aproximadamente, completando el ciclo.
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Una vez el tercer silo está lleno con arroz de segundo paso a 16% de humedad, se continúa cargando la secadora desde el segundo silo que tiene arroz de primer paso a19-20% de humedad y el grano que sale de la secadora se descarga en el primer silo (vacío en este momento) a 16% de humedad.
Tercer paso de secado Si se requirieren mas pasos, porque se extrae menos humedad en cada paso (depende de la temperatura y del tiempo de retención del grano en la secadora),Al terminar de llenar el primer silo con grano de 16% de humedad, segundo paso, se abre el flujo para enviar a la secadora l grano del silo 2 que esta a 16% de humedad y el grano que sale de la secadora que estará a 13 % de humedad, se envía a la ruta de almacenaje; cuando se termina de descargar ese silo, se continúa pasando a la secadora el grano del silo 3, que está a 16% de humedad y al finalizar este, quedan vacíos todos los silos, listos para reiniciar una nueva tanda de grano. Si se requirieran mas pasos, porque se extrae menos humedad en cada paso, o porque el grano llegó, inicialmente, con mas humedad, o se va a secar a menor humedad, el circuito se repite tantas veces como sea necesario hasta alcanzar la humedad deseada. Se prevé que cada paso por la secadora reduce la humedad del grano entre 3 y 4 %.
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Una vez alcanzada la humedad deseada, el grano es llevado a los silos de almacenamiento. La mejor forma de optimizar el proceso de secado está en mantener la secadora activa y caliente, sin dejarla vacía nunca. Para reiniciar el proceso con una nueva tanda de arroz húmedo, se ejecuta el siguiente procedimiento: En el tercer paso de secado, cuando se termina de vaciar el segundo silo, cuyo grano estaba a 16% de humedad y el silo queda vacío, se abre el flujo de grano húmedo inicial, para continuar alimentando la secadora, colocando este grano húmedo encima del grano que está en el último paso dentro de la secadora. En este procedimiento y en todos los descritos, el operario debe calcular, cuánto tiempo tardará en salir la totalidad del grano seco y cuándo empezará a salir el grano húmedo de primer paso (aproximadamente una hora). La instalación de un medidor de humedad en línea a la salida de la secadora ayuda a prevenir mezclas de granos húmedos y secos. Justo en el momento antes que comience a salir grano húmedo, se cambia la ruta del elevador de alimentación de la secadora, para enviar el grano de primer paso al silo vacío, reiniciándose el proceso descrito. Se recomienda cortar el flujo de salida del grano seco al almacenamiento un poco antes del tiempo calculado de retención en la secadora. La
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experiencia indica que así se ahorra tiempo, se aumenta la eficiencia , los equipos de secado no se enfrían y la secadora nunca se descarga. La capacidad diaria de una planta de secado como la descrita, trabajando con el método indicado, se calcula (basados en una remoción total de humedad de 9-10% puntos, en tres pasos BH) multiplicando la capacidad estática de la secadora por 8. (con base en un proceso de 3 pasos de 8 horas cada uno, como lo ya descrito). Por ejemplo una secadora de torre con capacidad estática de 30 toneladas de arroz con cáscara húmedo, equipada con un silo de grano húmedo pre-limpio, con aireación, con capacidad entre 120 a 150 toneladas de arroz con cascara y tres silos de trabajo con capacidad para 4 horas de trabajo de la secadora, equivalentes, en este caso a silos de 120 a 150 toneladas de capacidad c/u en arroz con cáscara, puede procesar entre 220 a 240 toneladas de arroz húmedo con cáscara, cada 24 horas.
Secado en secadoras de torre por recirculación. Es el secado que se realiza con las secadoras de torre que secan por el sistema llamado de “baches” en el cual la secadora de torre se llena de
grano y este se recircula por la misma secadora varias veces hasta alcanzar el nivel de humedad requerido. Este sistema de secado es muy comúnmente utilizado debido a la baja inversión que se requiere para instalarlo, pues consta sólo de una estación de prelimpieza, uno o dos silos de producto húmedo (normalmente con la misma capacidad estática de la secadora), un sistema de transporte para llenar la secadora (este sistema de transporte debe tener una capacidad de aproximadamente tres veces la capacidad de flujo horaria de la secadora, para que el llenado del sistema se realice rápidamente y se minimicen las pérdidas de tiempo entre “baches”), una secadora y uno o dos silos para almacenar el producto seco, usualmente con la misma capacidad de la secadora (capacidad estática). Aunque la inversión inicial es menor, este tipo de proceso es bastante menos eficiente que el proceso de secado dinámico con pasos de atempero, pues se calcula que la capacidad de secado diaria es una tercera parte de la que se podría alcanzar con la misma secadora trabajando con
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pasos de atempero. La explicación básica de esta diferencia de rendimiento está en la forma en que la humedad se transporta dentro del grano. En el proceso de secado, se aplica una corriente de aire seco y caliente a la superficie del gano. Después de un tiempo de exposición, la capa superficial del grano está más seca y caliente que el resto de su masa y el agua se mueve desde el interior hacia la superficie por capilaridad (como cuando una esponja mojada es expuesta a una corriente de aire caliente; después de un tiempo la superficie está mojada de nuevo por capilaridad), pero si la corriente de aire se aplica de manera continua sin dejar reposar al gano el tiempo adecuado para que el contenido de humedad se estabilice en toda la masa (cosa que sí sucede en el sistema de secado con silos de atempero) la cantidad de agua que se puede extraer en un período especfico se reduce drásticamente e incluso se corre el riesgo de “sellar”
la superficie del grano dificultando aún más la salida del agua. La experiencia indica que este tipo de secado sólo se justifica cuando se deben secar lotes pequeños de grano que no se pueden mezclar unos con otros (semillas de variedades diferentes) o cuando la instalación de secado está destinada a prestar servicio a terceros que no permiten que su grano se mezcle con el de otros proveedores.
Secado dinámico en secadoras de lecho fluidizado El secado de granos empleando secadoras de lecho fluidizado consiste en hacer flotar una capa de grano en una corriente de aire a alta temperatura y alta velocidad para que a su paso por el grano en flotación le extraiga la humedad superficial de manera rápida y uniforme. La combinación de alto volumen de aire, a alta velocidad y temperatura con una masa de granos, logra una remoción significativa de humedad en muy corto tiempo (3 a 5 minutos) sin ningún daño mecánico o de fisuras o partidos en el grano, garantizando baja dispersión de la humedad. A medida que el grano es transportado horizontalmente (mediante corrientes de aire, no mediante piezas móviles en la secadora) este va perdiendo peso y flota cada vez más alto. La salida de grano seco de la máquina se hace por la parte superior de una compuerta regulable, de
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manera que sólo los granos que flotan hasta cierta altura (los que están secos) podrán salir y el resto permanecerá en la máquina hasta que su peso le permita salir. Esta es la razón por la cual la masa de granos que sale de una secadora de lecho fluidizado tiene muy poca dispersión de humedad siendo esta una condición ideal para los procesos posteriores de transformación de los granos. (Cabe recordar que los equipos determinadores de humedad convencionales arrojan el dato del PROMEDIO del contenido de humedad de la masa de granos, pero no dicen nada acerca de la dispersión de la humedad. Para este fin existen equipos especialmente diseñados.) Una masa de granos con alta dispersión del contenido de humedad (mezcla de granos de diferentes humedades) está mucho más propensa a su deterioro durante el almacenamiento (puede haber granos por encima de la humedad segura de almacenamiento y granos sobre-secados) y durante el proceso de transformación (por ejemplo en el proceso de descascarado de arroz los equipos tienen un rendimiento muy disparejo y tienden a incrementar la generación de granos partidos cuando la masa de granos con que se les alimenta tiene una alta dispersión del contenido de humedad). Sobre todo en el proceso de secado de arroz (grano muy delicado y susceptible a quebrarse durante su procesamiento), las secadoras de lecho fluidizado a alta temperatura, han sido exitosamente probadas para efectuar el primer paso de secado ( de 26% a 20%), teniendo efectos sobre los granos fisurados y partidos que tienden a soldarse, pues los almidones presentes en la superficie del grano, con un contenido de humedad relativamente alto, se gelatinizan y pueden llegar a soldar fisuras en el cuerpo del grano. Después del paso por la secadora de lecho fluidizado se realiza un reposo y enfriamiento controlado en un equipo de acondicionamiento, que deja el grano listo para continuar en otro equipo o sistema de secado.
Beneficios del sistema de secado en lecho fluidizado •
Incremento de los rendimientos de granos enteros por la gelatinización parcial de los almidones de la superficie en granos con humedad superior al 23% y el post endurecimiento del grano en el reposo.
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•
•
•
•
Reducción significativa del tiempo de secado en la fase inicial del proceso, con incremento de la eficiencia del sistema general sistema de secado. Ahorro significativo en combustible por la reducción de tiempo de secado. Mejora en la dispersión de la humedad del grano Reducción del riesgo de infestación durante el proceso, por la alta temperatura que elimina cualquier estado insectil.
Atemperamiento para temple. Después de secado el grano requiere un tiempo de entre 25 y 45 días para que las fuerzas internas se estabilicen y se minimicen los daños físicos en los procesos posteriores.
rendimiento
Rendimientos de granos enteros, en arroz, según el tiempo después de secado
60 55 50 45 40 35 2
4
6
8
10
12
14
16
18
días
20
100
Limpieza y clasificación de semillas Las semillas que van al publico deben estar limpias y clasificadas, es decir semillas del mismo tamaño, la misma forma, la misma variedad, sin piedras, semillas extrañas ni impurezas.
Impurezas comunes en los granos •
•
•
• •
Materiales mayores que el grano, propios del cultivo como cuerdas, tallos largos, hojas, malezas Materiales menores que el grano como tierra polvo, pequeños pedazos de insectos, Materiales de mayor espesor que el grano como semillas objetables, granos rojos (en arroz) Materiales mas densos que el grano como piedras y metales Materiales menos densos que el grano como granos inmaduros y vanos
Acondicionamiento del grano antes del secado Antes de secar el grano, este debe ser acondicionado de manera que el equipo secador cumpla su función de manera eficiente. El producto que ingresa a la secadora debe ser lo más homogéneo posible, de manera que la distribución del aire sea óptima. Si bien normalmente no es económico clasificar el gano exhaustivamente antes del secado, sí es imprescindible limpiarlo de manera que al secador no ingresen materiales de tamaños diferentes al grano (además por que es un desperdicio de energía y tiempo secar elementos que normalmente son considerados deshechos). Previo al secado, el grano debe pasar por una estación de pre-limpieza donde se retiran las impurezas que acompañan al grano desde el proceso de cosecha: Paja, hojas, fibras textiles, piedras, polvo, otros granos, etc.
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Normalemte la estación de prelimpieza está compuesta de tres equipos básicos:
1. Pre limpiadora de “scalper” o “aula de ardilla”: se trata de un equipo mediante el cual se separan las impurezas grandes y largas como fibras textiles y paja. Algunos fabricantes incorporan doble scalper para hacer un repaso del grano y evitar que parte del producto se vaya “arrastrado” por las impurezas
separadas en el primer paso e incorporan circuitos cerrados de aspiración para retirar gran parte del polvo y partículas pequeñas livianas.
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Características generales de los prelimpiadora de jaula de ardilla.
equipos
Escalperator
•
Remueve material mayor que el grano y menor que el grano.
•
Usualmente remueve entre 1 y 1,5% de las impurezas.
•
o
En arroz Mallas de ¾” x ¾”, si la malla aumenta o disminuye de tamaño, se afecta la capacidad en un 20% por cada 1/8” del
tamaño •
•
El diámetro del tambor principal es de aproximadamente 609 mm, el secundario de 304 mm. Para el equipo y flujo indicado el área de cribado es de 8,35 m2 Los tambores giran a 750 RPM
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•
Un equipo como el indicado tiene un consumo aproximado de 12 HP/9,0 KW
2. Limpiadora perforada.
Este equipo puede ser de zarandas
(cuando se trata de granos “planos”) o de tambor (cuando se trata
de granos redondos que rebotan en las bandejas de la zaranda plana generando pérdidas de producto y baja eficiencia).
3. Estos equipos pueden ser cerrados o abiertos y hay muchas referencias y fabricantes en el mercado. 4. Sistemas de aspiración de polvo. El más común y sencillo es un sistema compuesto por un ciclón (con su respectiva esclusa) y un ventilador. También se utilizan frecuentemente filtros de mangas. Estos equipos se conectan a las máquinas de pre-limpieza planas o cilíndricas, de manera que se recolecte el material particulado presente en la corriente de granos que se pretende secar.
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Limpiadora de zarandas Usualmente son equipos con zarandas de movimiento oscilatorio en las cuales la primera separación se hace con cribas de huecos alargados que entregan a cribas de huecos redondos.
•
La eficiencia depende de las dimensiones del agujero y del área abierta total de la criba
Principales características de las limpiadoras de zarandas •
Una limpiadora de zarandas para 30 toneladas/h de arroz con cáscara, dos zarandas oscilatorias y un ventilador aspirador de finos, consume aproximadamente 17 KW, (SuperBrix PG300)
Separación gravimétrica Este es un equipo concentrador de flujos que por vibración y flujo controlado de aire separa lo mas grande de lo mas pequeño.
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Se ajustan el flujo de aire y la inclinación de la las descargas intermedias .
Clasificación por grosor •
•
•
Esta separación se realiza con un equipo clasificador de cilindros rotativos con perforaciones de precisión. La corriente de granos es impulsada a través de tambores con perforaciones longitudinales que dejan pasar lo que es menos grueso que el grano. También se usa para separar el grano de los tallos medianos.
Separación de piedras o despedregado •
Se realiza con equipos similares a los gravimétricos con el objetivo de separar piedras, objetos metálicos e impurezas de alta densidad, del flujo de arroz cáscara.
La combinación de vibración de una zaranda inclinada y alto flujo de aire, hace que los granos de paddy floten y caigan hacia abajo mientras las piedras retenidas se mantiene sobre la superficie de la malla, ascienden y se descargan por la parte superior de la misma
Separación por alvéolos •
•
•
La separación por alvéolos permite entregar granos del mismo tamaño y peso. Se utiliza para retirar del granos de arroz con cáscara los granos integrales y partidos La separación se realiza en tambores alveolados que elevan los granos que se descargan en una bandeja central inclinable.
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El principio es que los granos mas livianos llegan mas alto y caen dentro de la bandeja inclinada y los granos mas pesados avanzan dentro del cilindro mediante paletas que lo impulsan y son descargados por la parte trasera.
Historias del secado de alimentos y granos. http://conservaalimentoscch.blogspot.com/2010/04/historia-de-laconservacion-de-los.html Ya en la era paleolítica, hace unos 400.000 años, se secaban al sol los alimentos como frutas, granos, vegetales, carnes , para conseguir una posibilidad de subsistencia en épocas de escasez de alimentos.. •
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Los cazadores- recolectores se desplazaban buscando alimento y mejores refugios, la verdadera necesidad comenzó durante el neolítico. A partir de ésta época, el aumento de la población obligó a utilizar la ganadería y la agricultura como sostén de las sociedades, con lo que había que almacenar grandes cantidades de alimentos para los tiempos de escasez. Los excedentes de las buenas cosechas se intercambiaban con otros productos de los pueblos lejanos. El secado, ahumado, curado y salado han sido procesos de conservación muy comunes desde tiempos muy remotos. Según las zonas geográficas se utilizaban unos y otros. En Mesopotamia era común el secado y en las costeras la salazón. También se utilizaban cavidades en el suelo helado o grutas naturales. El secado se realizaba al aire libre, al solo en un lugar cerrado bajo la acción del sol. En las regiones árticas de América se realizaba el secado de la carne y luego se reducía a polvo. También se realizaba el secado del pescado en muchas regiones. Los cereales también se secaban, así como otras plantas, dejándolos al aire libre. El ahumado, de todo tipo de animales, no ha sido tan frecuente como el secado. Las zonas donde más se ha realizado son en Europa, América del Norte y Polinesia. Consiste en colocar colgados los restos de los animales bajo una hoguera que despida mucho humo. Por otra parte, son muy importantes los recipientes para poder conservar los alimentos. Los graneros aparecieron durante el neolítico y consistían en una construcción aislada e independiente. En el Egipto prehistórico ya se utilizaban. También los recipientes de la vida diaria eran muy importantes, tanto los permeables (cestos, cajas, arcas...), como los impermeables. En esto último fue básica la invención de la cerámica, pero ya antes se utilizaba el cuero o la madera para fabricar recipientes que soportaran líquidos.
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Capitulo 7
Cálculo de pérdida de peso por deshidratación de los granos y semillas Para calcular la pérdida de peso por deshidratación se siguen los siguientes pasos. •
•
• •
•
1- Agrupar la información de las partidas que componen el lote y obtener los PROMEDIOS PONDERADOS de la humedad inicial y final. 2- Determinar el peso inicial que se toma como base para el cálculo, sumando todas las partidas que componen el lote. 3- Aplicar la fórmula: Peso final = peso inicial x ( 100- promedio ponderado de la humedad inicial) / (100 – promedio ponderado de la humedad final) Pf = Pi ((100-Hi)/(100-Hf).
• •
4- La cantidad perdida se estima restando el peso final del peso inicial. Pérdida de peso = Pi - Pf
Para calcular el peso final de un lote de granos o semillas que ha sido secado, se multiplica la cantidad inicial, por el factor e esta tabla, según la humedad inicial y final
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Calculo de la diferencia de peso ocasionada por la limpieza de un lote de granos o semillas Para calcular la cantidad de peso que pierde un lote de granos o semillas cuando es limpiado, se utiliza la fórmula: •
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Peso final = peso inicial x (100- impureza inicial) / (100impureza final ) Pf = Pi (100-Ii) / (100-If) La diferencia de peso se establece restando el peso final obtenido del peso inicial. Pérdida en peso = Pi – Pf
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Tabla para calcular la diferencia de peso ocasionada por la limpieza de un lote de granos o semillas
Forma de calcular la pérdida de peso cuando el lote de granos o semillas ha sido limpiado y secado. Cuando el lote de granos o semillas ha sido limpiado y secado se utiliza la fórmula combinando los dos factores encontrados (los de humedad e impurezas), en una sola fórmula • •
Pf = Pi (f Hum) x ( f Imp.) La cantidad pérdida se estima restando el peso final del peso inicial. Pérdida de peso = Pi - Pf
