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Guias e Dicas
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processamento de grãos , Notas de estudo de Engenharia Agrícola

Equipamentos e dimensionamento de Unidade de Beneficiamento de Grãos

Tipologia: Notas de estudo

2010
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Compartilhado em 04/07/2010

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Equipamentos
para pré-processamento de grãos
Mário José Milman
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Equipamentos

para pré-processamento de grãos

Mário José Milman

.

Obra publicada pela Universidade Federal de Pelotas

Reitora: Profa. Inguelore Scheunemann de Souza Vice-Reitor: Prof. Jorge Luiz Nedel Pró-Reitor de Extensão e Cultura : Prof. Francisco Elifalete Xavier Pró-Reitor de Pesquisa e Pós-Graduação : Prof. Leopoldo Mário Baudet Pró-Reitora de Graduação : Profa. Anne Marie Moor McCulloch Pró-Reitor Administrativo : Prof. Paulo Roberto Soares de Pinho Pró-Reitor de Planejamento e Desenvolvimento: Prof. Paulo Silveira Júnior Diretor da Faculdade de Engenharia Agrícola: Prof. Alexandre Aparecido Morga

Design editorial e capa : Flávia Garcia Guidotti

Impresso no Brasil ISBN: 85-7192-165-  Copyright 2002 – Mário José Milman Tiragem: 500 exemplares

Diretor: Eng. Agr. Manoel Luiz Brenner de Moraes Gerente Operacional : Manuel Antônio da Silva Tavares Gerente de Atendimento: Cândida Maria da Silva D’Amico Impressão digital laser : Rodrigo Marten Prestes Seção Gráfica - Chefe: Oscar Luis Rios Bohns Equipe : Alexandre Farias Brião, Carlos Gilberto Costa da Silva, João Henrique Bordin, João José Pinheiro Meireles, Leandro Schmidt Pereira, Marciano Serrat Ibeiro

Dados de Catalogação na Publicação (CIP) Internacional Maria Beatriz Vieira – CRB 10/

M658e Milman, Mário José Equipamentos para pré-processamento de grãos / Mário José Milman. – Pelotas: Ed. Universitária/UFPel, 2002. 206p.: il.

  1. Máquinas agrícolas. 2. Equipamentos.
  2. Processamento de grãos. I. Título

CDD: 631.

Editora e Gráfica Universitária - UFPel R. Lobo da Costa, 447 - Pelotas, RS - CEP 96010-150 - Fone/FAX: (53) 227. e-mail: editora@conex.com.br

SUMÁRIO

  • PREFÁCIO ...............................................................................
  • I GRÃOS PRÉ-PROCESSAMENTO
  • 1 PRÉ-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS ............................................
  • 2 GRÃOS ..............................................................................
    • 2.1 Definição....................................................................
    • 2.2 Composição física e química dos grãos........................................
    • 2.3 Qualidade de grãos...........................................................
    • 2.4 Propriedades físicas dos grãos...............................................
    • 2.5 Teor de água ou grau de umidade dos grãos....................................
    • 2.6 Umidade de equilíbrio dos grãos - equilíbrio higroscópico....................
    • 2.7 Psicrometria do ar...........................................................
    • 2.8 Migração de umidade..........................................................
    • pressão barométrica de 760 mm hg.................................................. 2.10 Gráfico psicrométrico para temperatura do bulbo seco de até 100°C, e
  • II VENTILADORES E CAPTAÇÃO DE PÓ
  • 1 INTRODUÇÃO .........................................................................
  • 2 ASSOCIAÇÃO DE VENTILADORES .........................................................
    • 2.1 Ventiladores em série........................................................
    • 2.2 Ventiladores em paralelo.....................................................
  • 3 CLASSIFICAÇÃO DOS VENTILADORES .....................................................
    • 3.1 Nível energético de pressão..................................................
    • 3.2 Modalidade construtiva.......................................................
  • 4 CURVAS CARACTERÍSTICAS DOS VENTILADORES ............................................
  • 5 POTÊNCIA ABSORVIDA PELOS VENTILADORES ..............................................
  • 6 LEIS DE SEMELHANÇAS DOS VENTILADORES ...............................................
    • 6.1 Para um mesmo diâmetro de rotor, operando com o mesmo fluido.................
    • 50%, operando numa mesma rotação e com o mesmo fluído............................. 6.2 Para rotores de diâmetros diferentes cujas dimensões variem de, no máximo
    • 50%, operando em rotações diferentes e com o mesmo fluido......................... 6.3 Para rotores de diâmetros diferentes cujas dimensões variem de, no máximo
  • 7 PESO ESPECÍFICO DE UM FLUÍDO .......................................................
  • 8 MEDIDAS DO FLUXO DE ESCOAMENTO DO AR NUMA TUBULAÇÃO ................................
    • 8.1 Cálculo da vazão de um ventilador pela medição de Pv.........................
  • MODELO DE PLANILHA PARA SELEÇÃO DE UM VENTILADOR CENTRÍFUGO ...........................
    • Dados para seleção................................................................
    • Peso específico real de trabalho (ρreal) ...........................................
    • Correção da pressão para peso específica da curva.................................
    • Determinação da pressão total (Pt)................................................
    • Ponto de operação na curva........................................................
    • Correção da potência para (real)..................................................
    • Ponto de operação real............................................................
    • Limites de rotação................................................................
    • Especificação.....................................................................
  • 9 DIMENSIONAMENTO DE SISTEMA DE CAPTAÇÃO DE PÓ ........................................
    • 9.1 Velocidades de captura mínima................................................
    • 9.2 Espessura das chapas recomendadas para dutos e curvas do sistema.............
    • 9.3 Ciclone......................................................................
    • 9.4 Cálculo das perdas de carga do sistema através dos coeficientes de perda.....
  • III EQUIPAMENTOS PARA LIMPEZA DE GRÃOS
  • 1 INTRODUÇÃO .........................................................................
  • 2 CLASSIFICAÇÃO DOS EQUIPAMENTOS DE LIMPEZA DE GRÃOS .................................
  • 3 PARTES E SISTEMAS DE UMA MÁQUINA DE AR E PENEIRA VIBRATÓRIA ........................
    • 3.1 Sistema de carga.............................................................
    • 3.2 Caixa de ar..................................................................
    • 3.3 Caixa de peneiras............................................................ 6 Equipamentos para pré-processamento de grãos-Mário José Milman
    • 3.4 Acionamento..................................................................
    • 3.5 Estrutura....................................................................
  • 4 FATORES A CONSIDERAR NA QUALIDADE E PRODUÇÃO DE UMA MÁQUINA DE AR E PENEIRA
    • 4.1 Tipo de grão.................................................................
    • 4.2 Dimensões das peneiras.......................................................
    • 4.3 Teor de impurezas de entrada dos grãos.......................................
    • 4.4 Umidade da massa de grãos....................................................
    • 4.5 Inclinação das peneiras......................................................
    • 4.6 Dimensões dos furos..........................................................
    • 4.7 Rotação do excêntrico........................................................
    • 4.8 Limpeza das peneiras.........................................................
    • 4.9 Nivelamento e fixação da máquina.............................................
  • 5 OBSERVAÇÕES PRÁTICAS SOBRE MÁQUINAS DE AR E PENEIRAS
  • 6 CÁLCULO DA ÁREA DE PENEIRAS VIBRATÓRIAS SEGUNDO VITTORIO ZIGNOLI
    • 6.1 Dados referenciais de projeto................................................
    • 6.2 Fatores a considerar.........................................................
    • 6.3 Fórmulas de cálculo..........................................................
  • IV EQUIPAMENOS PARA MOVIMENTAÇÃO DE GRÃOS
  • 1 INTRODUÇÃO
  • 2 TRANSPORTE POR GRAVIDADE
    • 2.1 Modalidade de transporte.....................................................
    • 2.2 Fatores que influenciam no transporte........................................
    • 2.3 Ângulo Mínimo de Inclinação dos canos ou calhas..............................
    • 2.4 Capacidade de transporte das tubulações......................................
    • 2.5 Acessórios para tubulações de grãos..........................................
    • 4.6 Observações práticas sobre transporte por gravidade..........................
  • 3 ELEVADOR DE CAÇAMBA
    • 3.1 Classificação dos elevadores de caçambas, em função da descarga..............
    • 3.2 Partes e sistemas de um elevador de caçambas.................................
    • 3.3 Determinação da altura do elevador...........................................
    • 3.4 Observações práticas de elevadores de caçambas...............................
    • 3.5 Rotação mínima do eixo da polia superior dos elevadores......................
    • 3.6 Cálculo da capacidade do elevador............................................
    • 3.7 Cálculo da potência absorvida pelo elevador..................................
    • elevadoras........................................................................ 3.8 Fórmulas de cálculo para determinar a tensão de trabalho nas correias
    • 3.9 Causas de problemas que ocorrem na operação dos elevadores...................
  • 4 TRANSPORTADOR DE CORREIA
    • 4.1 Partes e sistemas de um transportador de correias............................
    • 4.2 Cálculo da capacidade........................................................
    • 4.3 cálculo da potência absorvida................................................
    • transportadoras................................................................... 4.4 Fórmulas de cálculo e manual para determinar a tensão de trabalho nas correias
  • 5 ROSCA TRANSPOTADORA
    • 5.1 PARTES DE UMA ROSCA TRANSPORTADORA..........................................
    • 5.2 Rotações máximas recomendadas para o giro do helicóide......................
    • 5.3 Cálculo da capacidade.......................................................
    • 5.4 Cálculo da potência absorvida pela rosca....................................
    • 5.5 Cálculo da potência do motor elétrico.......................................
    • 7.6 Problemas na operação.......................................................
  • 6 CORRENTE TRANSPORTADORA - "REDLER"
    • 6.1 Partes de uma corrente transportadora.......................................
    • 6.2 Cálculo da capacidade do redler.............................................
    • 6.3 Cálculo da potência absorvida pelo redler...................................
    • 6.4 Cálculo da potência do motor elétrico.......................................
    • 6.5 Cálculo do esforço na corrente..............................................
  • 7 TRANSPORTADOR PNEUMÁTICO
    • 7.1 Classificação dos transportadores pneumáticos...............................
    • 7.2 Cálculo da vazão de ar para o transporte horizontal.........................
    • 7.3 Cálculo da velocidade do ar para o transporte horizontal....................
    • 7.4 Cálculo do diâmetro da tubulação do transportador...........................
    • 7.5 Cálculo da perda de carga do sistema de transporte..........................
  • 8 RELAÇÕES DE TRANSMISSÃO
    • 8.1 Cálculo do diâmetro e velocidade de polias..................................
      • Grãos: pré-processamento Mário José Milman
    • 8.2 Cálculo da velocidade tangencial de uma polia...............................
  • V SECAGEM DE GRÃOS
  • 1 SECAGEM DE GRÃOS ..................................................................
    • 1.1 Princípios e aspectos gerais da secagem.....................................
    • 1.2 Métodos de secagem..........................................................
    • 1.3 Aquecimento do ar de secagem................................................
  • 2 SECADOR DE GRÃOS ..................................................................
    • secador.......................................................................... 2.1 Fatores que afetam a qualidade do grão e o consumo de energia de um
    • 2.2 Classificação dos secadores.................................................
    • 2.3 Terminologia................................................................
  • 3 TIPOS DE SECADORES ................................................................
    • 3.1 Secador estacionário........................................................
    • 3.2 Secador intermitente........................................................
    • 3.3 Secador contínuo............................................................
  • 4 BALANÇO TÉRMICO DE SECADORES DE GRÃOS VEGETAIS ....................................
    • 4.1 Dimensionamento pela transmissão de calor...................................
  • 5 VAZÃO DE AR PARA A SECAGEM ........................................................
  • 6 PERDA DE CARGA NO SECADOR .........................................................
  • 7 RENDIMENTO DO SECADOR .............................................................
  • VI UNIDADES ARMAZENADORAS DE GRÃOS
  • 1 INTRODUÇÃO .........................................................................
    • Produtora........................................................................
    • Coletora.........................................................................
    • Subterminal......................................................................
    • Terminal.........................................................................
    • Unidades de armazenagem convencional.............................................
    • Unidade de armazenagem a granel..................................................
  • 2 SILOS .............................................................................
  • 3 ARMAZÉNS GRANELEIROS ..............................................................
  • 4 ARMAZÉNS GRANELEIRIZADOS ..........................................................
  • 5 UNIDADE DE ARMAZENAGEM EM PEQUENA ESCALA ..........................................
  • 6 PARTES E SISTEMAS DE UM SILO VERTICAL CILÍNDRICO METÁLICO .........................
    • 6.1 Cobertura...................................................................
    • 6.2 Corpo.......................................................................
    • 6.3 Fundo e base................................................................
    • 6.4 Sistema de aeração..........................................................
    • 6.5 Sistema de termometria......................................................
  • 7 DIMENSIONAMENTO DE UM SILO VERTICAL METÁLICO ......................................
    • 7.1 Terminologia................................................................
    • as paredes de um silo esbelto com esvaziamento normal............................ 7.2 Teoria de Reimbert para cálculo das pressões exercidas pelos grãos, sobre
    • cilíndrico vertical.............................................................. 7.3 Dimensionamento das ligações parafusadas de um anel do corpo de um silo
    • vertical......................................................................... 7.4 Cálculo da espessura das chapas de um anel do corpo de um silo cilíndrico
    • cilíndrico vertical.............................................................. 7.5 Cálculo da espessura das colunas ou montantes do corpo de um silo
    • cilíndrico vertical.............................................................. 7.6 Cálculo do número e diâmetro dos chumbadores do corpo de um silo
  • VII ARMAZENAGEM DE GRÃOS AERAÇÃO
  • 1 INTRODUÇÃO ........................................................................
  • 2 AERAÇÃO DE GRÃOS A GRANEL .........................................................
    • 2.1 Definição...................................................................
    • 2.2 Classificação operacional da aeração........................................
    • 2.3 Terminologia................................................................
    • 2.4 Objetivos da aeração........................................................
    • 2.5 Efeitos da aeração..........................................................
    • 2.6 Frente de resfriamento ou zona de resfriamento da aeração...................
    • 2.7 Sentido do ar de aeração.................................................... 8 Equipamentos para pré-processamento de grãos-Mário José Milman
    • 2.8 Sistema de aeração em silos verticais.......................................
    • 2.9 Sistema de aeração em silos horizontais.....................................
    • 2.10 Operação do sistema de aeração.............................................
    • 2.11 Dimensionamento de um sistema de aeração clássico..........................
  • 3 FUNGOS DE ARMAZENAMENTO
    • 3.1 Condições para o desenvolvimento de fungos de armazenamento.................
    • 3.2 Precauções para evitar os fungos de armazenamento...........................
  • 4 EXPURGO
    • 4.1 Expurgo em silos verticais..................................................
    • 4.2 Expurgo em armazéns granelizados e graneleiros..............................
  • 5 SEGURANÇA NO ARMAZENAMENTO E MANUSEIO
  • 6 EXPLOSÕES DE PÓ
    • atmosfera explosiva.............................................................. 6.1 Precauções a serem adotadas para evitar ou restringir a formação de
    • 6.2 Possíveis fontes de inflamação que devem ser eliminadas.....................
  • REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

.

I

GRÃOS

PRÉ-PROCESSAMENTO

1 PRÉ-PROCESSAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS

Processamento, para os efeitos deste trabalho, vem a ser as operações que se realizam sobre os produtos agrícolas após a colheita: recepção, limpeza, secagem, armazenagem, movimentação, pasteurização, esterilização, autoclavagem, cozimento, etc. O pré-processamento envolve apenas as cinco primeiras operações do processamento, isto é: recepção, limpeza, secagem, armazenagem e movimentação, e tem como objetivo garantir o abastecimento normal dos produtos durante a entressafra, além de diminuir suas perdas, tanto em qualidade como em quantidade. As instalações, onde se realizam as operações de pré- processamento nos grãos, são denominadas de Unidades Beneficiadoras de Grãos (UBG), e as descrições sumárias das operações sofridas pelos grãos são as abaixo relacionadas:

  • Recepção: operação de recebimento dos grãos; é realizada geralmente em moegas graneleiras.
  • Limpeza: operação de retirada mecânica das impurezas dos grãos que facilita as operações de secagem e armazenagem; é realizada geralmente em máquinas de ar e peneiras.
  • Secagem: operação de retirada forçada da umidade pela passagem de ar aquecido pelos grãos; é realizada geralmente em secadores mecânicos.
  • Armazenagem: operação de estocagem dos grãos em condições inalteradas de quantidade e qualidade, que permite o abastecimento durante todo o ano regulando o mercado; é realizada geralmente em silos armazenadores, ou em armazéns convencionais.
  • Expedição: operação de retirada dos grãos da UBG; é realizada geralmente através de transportadores de grãos. Além destas operações, existe outra, de fundamental importância, que é a de MOVIMENTAÇÃO ou TRANSPORTE DOS GRÃOS, que se realiza entre as operações acima mencionadas, através de elevadores de caçambas, fitas transportadoras, roscas transportadoras etc. Na FIG. 1.1 são mostrados alguns fluxos que o grão pode seguir dentro de uma UBG, de acordo com a sua condição de recebimento:

Recepção (^) Limpeza Secagem Armazenamento (^) Expedição

Figura 1.1 - Fluxograma geral das operações de uma UBG

Especificação dos fluxos da FIG. 1.1:

  • Grãos recebidos sujos e úmidos para serem armazenados: recepção, limpeza, secagem, armazenagem.
  • Grãos recebidos sujos e úmidos para serem expedidos sem armazenar: recepção, limpeza, secagem, expedição.
  • Grãos recebidos sujos e secos para serem armazenados: recepção, limpeza, armazenagem.

(^14) Equipamentos para pré-processamento de grãos-Mário José Milman

  • Grãos recebidos sujos e secos para serem expedidos sem armazenar: recepção, limpeza, expedição.
  • Grãos armazenados cuja umidade foge ao controle durante o armazenamento, mesmo com a aeração: da armazenagem retornam para o secador.
  • Grãos que sofrem uma pequena redução de umidade, para desafogar o secador numa emergência: da armazenagem retornam para o secador.

2 GRÃOS

2.1 Definição

Uma noção sobre estrutura, composição e propriedades físicas dos grãos, e também, indicadores de qualidade dos grãos, teor de água dos grãos, umidade de equilíbrio dos grãos e psicrometria do ar deve ser pré-requisito para o estudo das operações que se realizam durante o pré-processamento. Os responsáveis por unidades armazenadoras de grãos devem conhecer com profundidade estes conceitos, e saber aplicá-los quando da tomada de decisão sobre o que fazer para o perfeito funcionamento da unidade.

2.2 Composição física e química dos grãos

Do ponto de vista físico, o grão se compõe de 3 partes principais:

Pericarpo

O pericarpo é a película que protege o grão durante sua formação e conservação, limitando a entrada de bactérias e fungos. Por ocasião da moagem, o pericarpo se transforma no farelo, rico em proteínas, tendo em vista que é reforçado em sua parte interna por uma camada chamada protéica.

Endosperma

O endosperma constitui quase todo o interior do grão, e se compõe de minúsculos grãos de amido, é onde se localiza o essencial das reservas energéticas que nutrem a plântula no momento da germinação. O amido dos cereais tem uma estrutura vítrea ou farinácea segundo as espécies ou variedades, como exemplo, o trigo mole tem uma estrutura farinácea; o trigo duro tem uma estrutura vítrea, enquanto que o milho possui uma estrutura mista. O endosperma contém, também, mas em quantidade muito limitada, proteínas e matérias graxas.

Germe

O germe ou embrião, é compreendido de duas partes: a camada embrionária ou plântula propriamente dita, e o escutelo ou cotilédone,

(^16) Equipamentos para pré-processamento de grãos-Mário José Milman

  • Pigmentos e vitaminas, algumas vezes associadas, são compostos químicos complexos; são concentrados principalmente no pericarpo, podendo também se localizar em quantidades pequeníssimas no germe.
  • Enzimas são também substâncias complexas, de natureza protéicas. São os agentes responsáveis pelas transformações que sofrem as outrassubstâncias (glicídios, lipídios e protídios). Para poder agir, as enzimas têm necessidade de certas condições de PH, de temperatura e de hidratação. Em meio pouco hidratado, as reações enzimáticas são impossíveis. Estas substâncias são produzidas pela camada protéica e pelo germe, são caracterizadas, por uma certa especificidade, e as reações que elas provocam, permitem hidrólise do amido proteína, e a destruição da glicose e dos aminoácidos.
  • Sais minerais: potássio, magnésio, cobre, associado a fosfatos, cloretos e sulfatos.

Água

A água está sempre presente nos grãos. Do ponto de vista químico e físico, sua ação solvente favorece as reações enzimáticas e os ataques microbianos, quando o teor d'água ultrapassa um certo limite.

2.3 Qualidade de grãos

O grão é um organismo vivo, cuja finalidade é a de se reproduzir formando uma nova planta. Por conseguinte, durante a estocagem, onde ele se encontra em vida latente, respirando, poderá germinar, dependendo de certas condições. Para secar ou umedecer o grão, o fluxo de água, em forma de vapor, deve passar necessariamente pelas várias camadas dos diferentes tecidos celulares que constituem os grãos, o que nos mostra que, dependendo da composição química dessas camadas, o produto pode apresentar diferentes características quanto ao equilíbrio higroscópico com o ambiente onde estiver armazenado. Os grãos oleaginosos como a soja, amendoim, girassol e outras, apresentam um teor de umidade de equilíbrio mais baixo do que os grãos de arroz, quando armazenados sob as mesmas condições atmosféricas. Portanto, como a soja é menos havida por água do que o arroz, esta umidade fica mais disponível para os microrganismo, dificultando a sua armazenagem. A maior ou menor resistência da película externa do grão em resistir ao dano mecânico, provoca um aumento na taxa de ganho ou perda de água, pois esta película externa protege a semente contra o ataque de microrganismos e, em alguns casos, oferece resistência ao ataque de insetos. A forma, tamanho, densidade e outras características físicas dos grãos podem afetar o desempenho das máquinas de limpeza, secagem e beneficiamento, enquanto a proporcionalidade relativa entre os componentes químicos dos grãos pode afetar as características indispensáveis à industrialização A obtenção da qualidade nos grãos somente será obtida se forem tomadas medidas sérias, através de normas corretas de procedimento e treinamento de pessoal em todas as áreas do ciclo produtivo, desde os cuidados com a lavoura, com a forma da colheita com o mínimo dano mecânico e com a mínima perda, observada, para isto, a umidade ideal de colheita, indicada para cada grão. Não é possível transformar a

Grãos: pré-processamento Mário José Milman 17

lavoura em um secador, pois enquanto a umidade vai caindo, a infestação vai aumentando, acompanhada de perda de matéria seca. O beneficiamento com a limpeza adequada dos grãos e especialmente o correto sistema de secagem, sem elevadas temperaturas, evitando o stress que se manifesta visível nos grãos trincados ou partidos, que favorece o surgimento e a proliferação de fungos e insetos, no primeiro momento, e logo após, no surgimento das indesejáveis aflatoxinas. Os países importadores estabelecem normas com níveis de exigência cada vez maiores em termos de sanidade. Cereais e seus derivados e carnes exportadas por frigoríficos nacionais, estão passando por controles de qualidade sempre mais rigorosos. E a qualidade final do produto depende da qualidade da ração, que depende da qualidade dos grãos. Mesmo o consumidor local se mostra a cada dia mais exigente, buscando alimentos de boa procedência, qualidade, e, quando possível, naturais. Os grãos são seres vivos e, como tal, mesmo desligados biologicamente da planta desde o momento de sua maturação, respiram, liberam gás carbônico (CO 2 ), água (H 2 O) e calor. Em função da umidade, este processo ocorre de forma mais ou menos intensa, podendo ser o calor liberado determinado e quantificado em laboratório. Está provado que quanto maior a umidade dos grãos, maior será a liberação de calor. A temperatura, embora tenha importância, não tem, entretanto, a mesma influência da umidade sobre a aceleração do aquecimento dos grãos, nem como o ataque dos insetos e fungos. Portanto, a umidade dificulta o armazenamento dos grãos e prejudica a massa armazenada, pois acima de uma determinada umidade, se acelera em muito o processo respiratório e a temperatura aumenta, comprometendo a conservação. Além da umidade e da temperatura, os danos mecânicos e as impurezas também influenciam muito nas condições dos produtos armazenados. Os grãos têm a sua qualidade comprometida pelo ataque dos insetos e dos fungos, que em uma massa com excesso de umidade e calor, encontram ambiente ideal para a proliferação e conseqüente deterioração quantitativa e qualitativa dos grãos armazenados. Os componentes orgânicos dos grãos, como os carboidratos, proteínas, vitaminas, enzimas, etc., pelo processo de oxidação, reagem com o oxigênio (O) do ar e liberam gás carbônico (CO 2 ). Estas reações oxidam os carboidratos e as gorduras produzindo, além do gás carbônico (CO 2 ), água (H 2 O), e liberam calor, sendo que a característica porosa dos grãos facilita o processo. A equação destas reações pode ser assim expressa:

C 6 H 1206 + 6 O 2 → 6 CO 2 + 6 H 2 O + 677 cal

Vemos que o calor liberado pela transformação de um quilograma de matéria seca é consideravelmente alto, além da quantidade de água liberada, prejudicial à conservação dos grãos. O ideal é manter a atividade fúngica nos grãos, bem como a sua atividade respiratória a menor possível, e para isto, é necessário que os grãos possuam baixa umidade e temperatura. A quebra técnica existe na massa de grãos armazenados e diz respeito à perda de peso ao longo do período de armazenamento. Esta perda se dá pelos motivos já vistos e dizem respeito a algumas de suas características químicas e físicas. As reações químicas de oxidação, durante o processo respiratório, consomem energias acumuladas sob forma de compostos orgânicos, como os açúcares, amidos e outros, diminuindo de forma efetiva a massa e, portanto, o peso dos grãos. O CO 2 liberado representa a quebra técnica do produto, e a temperatura, umidade e os fungos aceleram este processo. A quebra

Grãos: pré-processamento Mário José Milman 19

Umidade

O conhecimento do teor de umidade dos produtos agrícolas é fundamental para a determinação das condições de processamento, secagem, armazenagem e comercialização. Comercializando uma colheita com alto teor de umidade, o produtor pode ser prejudicado em razão do baixo preço, motivado pelo excesso de água e despesas adicionais com a secagem. O transporte do produto úmido representa também um ônus relevante para um empreendimento com pouca margem de lucro, como é o caso da produção de grãos.

Quebrados

A secagem, por si só, aumenta a porcentagem de grãos quebrados, e, grãos secados de modo inadequado apresentam ainda maior tendência à quebra quando movimentados. Um dos principais danos sofridos pelos grãos durante o processo de secagem são rachaduras no seu interior, sem ocorrência de ruptura em suas camadas mais externas. Além da temperatura do ar de secagem, outros fatores podem provocar essa susceptibilidade à quebra. Dentre eles, encontram-se o teor de umidade inicial dos grãos, o sistema de secagem utilizado e a taxa de resfriamento.

2.4 Propriedades físicas dos grãos

Ângulo de repouso ou talude natural

A massa de grãos, ao ser descarregada sobre um plano horizontal, se acumula de forma cônica. Define-se ângulo de talude natural de uma massa de grãos, que depende do formato e do tamanho destes, como sendo a inclinação da superfície lateral do volume formado, em relação ao plano horizontal; FIG. 1.2. O ângulo de repouso dos grãos determina a inclinação dos equipamentos e superfícies que escoam grãos por gravidade; a inclinação deverá ser maior que o ângulo de repouso. Quanto maior for o ângulo de repouso, maior será o volume de grãos estocados na parte superior do silo/armazém e as quantidades transportadas nas correias.

Ângulo de repouso Massa de grãos

Figura 1.2 - Ângulo de repouso

Peso específico aparente

Define-se peso específico aparente de uma massa de grãos, como sendo a relação entre o peso total e volume total desta massa. O peso específico depende do teor de água e do coeficiente de compactação dos grãos, que, por sua vez, depende do coeficiente de atrito interno dos grãos, da forma da célula e do modo de enchimento. De uma maneira geral, numa massa de grãos há um gradiente de peso específico crescente com à profundidade dos grãos.

(^20) Equipamentos para pré-processamento de grãos-Mário José Milman

Os valores usuais de referência de ângulos de repouso e peso específico de alguns grãos estão na TAB. 1.1.

Porosidade

O grão em massa é um material poroso do qual 30 a 50% em volume é ocupado pelo ar intersticial (intergranular). Quanto menor for o grão, menor será o espaço intersticial. Esta estrutura granular tem grande importância, considerando que por estes espaços pode-se insuflar ar pela massa de grãos e, por este meio:

a) eliminar o calor e a umidade excedente (aeração). b) modificar a composição do ar intersticial (concentração de O 2 , N 2 , CO 2 ) O espaço intergranular pode ser determinado facilmente colocando-se uma certa quantidade de grãos em um recipiente graduado e, em seguida, derrama-se um líquido que não seja absorvido pelos grãos (óleo). Medindo-se o óleo necessário para encher os espaços vazios, tem-se o volume do espaço intergranular.

Condutibilidade térmica dos grãos

A condutibilidade térmica é medida pela intensidade de calor que passa de uma zona mais quente para uma zona mais fria. No caso de um metal, o calor passa rapidamente; nos grãos, o processo é diferente. O calor passa de um ponto a outro por condução, convecção e irradiação. Nos grãos o calor é conduzido por condução de grão para grão que se encontram em contato e é também conduzido por microconvecção; pouco é conduzido por irradiação. Diversas experiências demonstram que os grãos são um material de baixa condutibilidade térmica cujo isolamento é igual a 1/3 da cortiça. Uma camada de trigo de um centímetro de espessura tem a capacidade isolante comparável a 9 cm de concreto. Uma variação diária de 40°C na temperatura externa causa, no centro de um silo de 4 metros de raio, uma diferença de apenas 0,5°C. Uma diferença de 13°C na parede de uma célula de um silo fica reduzida a 0,7°C na massa de cereal situada a 25 cm da parede. A presença de um ponto quente ou ponto frio, devido à baixa condutibilidade térmica dos grãos, torna a transferência de calor muito lenta. Este fato ocasiona elevação forte e localizada de temperaturas.

Ângulo de atrito interno

O ângulo de inclinação da linha de corte que sofre a massa de grãos ensilada sob pressão, com a horizontal, FIG. 1.3, na representação gráfica que tem as tensões de cisalhamento como ordenada e as tensões normais como abscissa, é o que se denomina ângulo de atrito interno dos grãos. No caso de não se possuir o valor deste ângulo, usaremos como seu valor o mesmo do ângulo de talude natural, o que nos dará uma aproximação dentro dos limites toleráveis.

σ

τ φ = arctan σ

τ

φ

Figura 1.3 - Representação do ângulo de atrito interno dos grãos