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José Antonio Portella¹ & Luiz Eichelberger¹
¹Pesquisadores da Embrapa Trigo
Resumo
Objetivou-se, neste trabalho quantificar parâmetros de secagem artificial de trigo, colhido antecipadamente na lavoura, empregando secadores de leito fixo e tendo, como fonte de energia, gás liquefeito de petróleo (GLP), de modo a garantir a qualidade genética/industrial do trigo, ao minimizar o efeito ambiente. Foram empregados nove lotes de aproximadamente 1.300 kg de trigo da cultivar BRS 49, provenientes de campos experimentais da Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, colhidos com três níveis médios de umidade (aproximadamente 25%, 18% e 15%), secados em secador experimental de leito fixo, em três níveis de temperatura do ar de secagem (40ºC, 70ºC e 100ºC). O secador experimental consistiu em câmara de secagem de 1,5 m de largura, 2,0 m de comprimento e 0,5 m de altura. A vazão média de ar foi de 15 m³ min-¹ m-². A secagem foi processada até a massa de grãos atingir umidade de 13%. Foram avaliados os seguintes parâmetros: taxa de secagem (%/hora); consumo total de GLP (kg t-¹); taxa de consumo de GLP (kg hora-¹); custo de combustível (R$/saco de 60 kg); custo da energia elétrica (R$/saco de 60 kg); e custo total (R$/saco de 60 kg). Verificou-se que o consumo de GLP na secagem de grãos de trigo está diretamente correlacionado com a umidade de colheita e que a taxa de consumo foi correlacionada com a temperatura do ar de secagem e, em menor grau, com o nível de umidade do grão. Observou-se também que o aumento da temperatura do ar de secagem só foi efetivo na redução no tempo de secagem quando a temperatura passou de 40ºC para 70ºC. Elevando-se a temperatura para 100ºC, não houve ganho no tempo de secagem, não justificando essa ação, em razão dos danos fisiológicos que causa. O custo da energia elétrica foi o responsável pela elevação do custo energético total da secagem de grãos de trigo, quando se reduziu a temperatura do ar de secagem. Finalmente, verificou-se que a secagem dos grãos a 40 ºC apresenta os melhores resultados em termos de custo (11% mais econômica que a secagem a 70ºC). O consumo médio de GLP por ponto percentual de umidade retirada é de 0,058 kg por saco de 60 kg de trigo. Esse deve ser o valor referencial para descrever o custo de secagem em secador de leito fixo, no qual se usa gás liquefeito de petróleo como fonte de energia.
Introdução
A secagem de produtos agrícolas com ar quente e circulação forçada vem sendo usada no Brasil desde o século passado. Um dos problemas fundamentais desse processo é o sistema de aquecimento de ar, que demanda grande consumo de energia.
Comparada à de milho, a secagem de trigo apresenta certas peculiaridades. Embora a colheita seja realizada em níveis de umidade abaixo daqueles comuns para milho, para as mesmas condições de secagem (temperatura do ar de secagem, altura da camada de grãos e fluxo de ar), trigo oferece maior resistência do que milho, consumindo mais energia.
Em trigo, é de fundamental importância o emprego de secagem artificial que não provoque modificações nas propriedades da farinha. O controle adequado das condições do processo térmico durante a secagem desse cereal resulta em produto de melhor qualidade. Desconhece-se um método rápido e eficiente que permita detectar, durante a comercialização, os grãos de trigo danificados por excesso de temperatura durante a secagem. Geralmente, todos os sistemas de secagem usados para milho e outros grãos são adaptáveis à secagem de trigo, incluindo a secagem com ar natural em silos. No entanto, é necessário ajustar uma camada mais fina de grãos, para diminuir a resistência ao fluxo de ar.
A qualidade do grão de trigo é prejudicada pelo retardamento do início da secagem, que condiciona a uma redução progressiva da qualidade fisiológica. Durante o armazenamento, quanto maior o nível de umidade do grão, mais rápidas são as alterações provenientes desse retardamento. Quando a capacidade do secador é baixa, os grãos colhidos com nível de umidade elevado podem ser secados parcialmente e aguardar maior período de tempo para que a secagem seja finalizada.
Os diversos modelos de secadores existentes no mercado operam com variadas fontes de energia, destacando-se lenha, resíduos orgânicos diversos, óleo diesel e fuel oil. Lenha é atualmente o combustível mais usado na secagem de grãos no Brasil. Segundo Weber (1998), sistemas de secagem em que se usam combustíveis líquidos ou gasosos, como gás liquefeito de petróleo (GLP) e gás natural (GN), oferecem vantagens, como simplicidade de operação e excelente controle de temperatura, favorecendo a automação da secagem.
Aspecto relevante para escolha do GLP no projeto de um secador para produtos agrícolas é para evitar a contaminação de grãos por alcatrão, produzido pela lenha por meio da destilação de gases de combustão, uma vez que ele pode atingir os grãos e vir a provocar doenças graves, através do consumo direto (farinhas) ou indireto (carne). Também levou-se em conta que o mercado exige, cada vez mais, produtos de qualidade. Os processos de colheita e, principalmente, de secagem inadequada de grãos de trigo podem, assim, comprometer a qualidade genética/industrial.
Segundo Silva (2000), a capacidade de germinação é reduzida em temperatura razoavelmente menor do que a que danifica o glúten. Quando trigo a 14% b.u. é submetido por 36 minutos a temperatura entre 70 e 85°C, há danos ao glúten. Recomenda-se, portanto, que o trigo a ser fornecido aos moinhos não deve ser secado em temperatura superior a 60°C, e, para sementes, dependendo do tipo de secador, a temperatura não deve ultrapassar 43°C. Na maior parte do processo de secagem, os danos resultantes de calor ocorrem segundo a relação tempo de exposição e temperatura de secagem. Em geral, quando a umidade inicial está baixa, pode-se, até certo ponto, aplicar calor por mais tempo. Quanto mais alta a umidade inicial, menor deverá ser a temperatura empregada, a fim de se evitar em danos térmicos.
O objetivo do presente trabalho foi quantificar os parâmetros envolvidos no processo de secagem de grãos, tais como: taxa de secagem (%/hora); consumo total de GLP (kg t-¹); taxa de consumo de GLP (kg hora-¹); custo de combustível (R$/saco de 60 kg); custo da energia elétrica (R$/saco de 60 kg); e custo total (R$/saco de 60 kg).
Material e Métodos
Foram empregados nove lotes de aproximadamente 1.300 kg (valores corrigidos) de trigo da cultivar BRS 49, provenientes de campos experimentais da Embrapa Trigo, Passo Fundo, RS, colhidos com três níveis médios de umidade (aproximadamente 25%, 18% e 15%), secados em secador experimental de leito fixo fabricado por Bergazzi Máquinas e Equipamentos Ltda., com três níveis de temperatura do ar de secagem (40ºC, 70ºC e 100ºC). O ar foi aquecido por um queimador de gás da marca Stecri, modelo ST-1-1, com capacidade de queima de 2 a 10 kg/hora, abastecido por linha de distribuição ligada a uma bateria de reservatórios (três unidades P-190) de GLP AgipLiquigás, instalada próxima do secador. O secador experimental consistiu em câmara de secagem de 1,5 m de largura, 2,0 m de comprimento e 0,5 m de altura. A vazão média de ar foi de 15 m³ min-¹ m-². A secagem foi processada até a massa de grãos atingir umidade de 13%.
A taxa de secagem de grãos foi representada pela unidade percentual de retirada de água por hora de secagem (%/hora). O consumo total de GLP (kg t-¹) foi determinado por medidor de vazão apropriado, com leituras obtidas no início e no fim de cada operação de secagem. A taxa de consumo de GLP foi obtida mediante divisão do consumo total pelo número de horas de duração de secagem (kg hora-¹). O custo de combustível (R$/saco de 60 kg) foi obtido a partir do consumo total de GLP (kg t-¹), ao preço de R$ 1,99 kg-¹. O custo da energia elétrica (R$/saco de 60 kg) foi obtido a partir do consumo de energia elétrica (determinado em função do motor empregado no ventilador do conjunto de secagem), considerando-se o preço de R$ 0,15/kWh. O custo total (R$/saco de 60 kg) foi obtido pela soma do custo de combustível e custo de energia elétrica. O custo unitário foi representado pelo custo de cada ponto percentual de água retirado durante a secagem, por tonelada (R$/%/t) e abrangeu o custo de combustível e de energia elétrica.
Resultados e Discussão
A escolha do ponto de colheita deve ser realizada em função da relação custo/benefício pela redução de riscos de perdas quantitativas e qualitativas, bem como da liberação antecipada da área para a cultura sucessora. Além disso, a decisão da temperatura a ser adotada deverá ser tomada em função da qualidade final desejada para os grãos.
Verificou-se, nas safras 2000 e 2001, que a temperatura média da massa de grãos, em razão do grau de umidade e dos níveis de temperatura do ar de secagem, alcançou o nível máximo de 58ºC quando os grãos foram secados a 100ºC, 47ºC quando secados a 70ºC e 32ºC quando secados a 40ºC. A eficiência do secador estacionário nesse experimento foi de 88,8 % nas secagens a 100ºC, de 85,9 % nas secagens a 70ºC e de 95,6 % nas secagens a 40ºC.
Observou-se, que para lotes de trigo com a mesma umidade de grãos por ocasião da colheita, o consumo de GLP não foi alterado pelo aumento da temperatura do ar de secagem. Isso foi conseqüência da taxa de secagem, que aumentou conforme a temperatura do ar de secagem foi aumentada. Esse aumento acelera a capacidade de absorção de vapor de água, ao mesmo tempo que aumenta a taxa de evaporação da água presente nos grãos, acelerando todo o processo de secagem (Carvalho & Nakagawa, 2000). Assim, a taxa de consumo aumentou com o aumento da temperatura de secagem, pois mais combustível foi necessário para produção de energia, ao passo que na umidade do grão não apresentou efeito significativo.
Do mesmo modo, foi observado que, nas colheitas com 18% e 25% de umidade, o tempo de secagem foi similar quando se usou temperatura de 70ºC ou 100ºC. Ou seja, o ganho em tempo de secagem com o aumento da temperatura de secagem pode não compensar as perdas qualitativas causadas pela elevada temperatura. Quando se usou temperatura de 40ºC, a secagem demorou mais 87% e 125%, respectivamente em relação à temperatura de 70ºC ou de 100ºC. Essa observação foi feita também na secagem de milho (Portella & Eichelberger, 2001).
A taxa de secagem aumentou conforme a temperatura de secagem foi aumentada (Tabela 1). Do mesmo modo, a taxa de consumo aumentou com o aumento da temperatura do ar de secagem, pois mais combustível foi necessário para produção de energia. Pode-se então deduzir que a taxa de secagem foi diretamente influenciada pela temperatura de secagem e pelo aumento do nível de umidade dos grãos.
Tabela 1. Média de duas safras do tempo de secagem, taxa de secagem, consumo de GLP, taxa de consumo, consumo por saco e consumo por ponto de umidade retirada na secagem estacionária de grãos de trigo em secador de leito fixo, para três níveis de umidade inicial (25%, 18% e 15%) e três níveis de temperatura de secagem (100ºC, 70ºC e 40ºC).
| Tratamento de secagem | Custo de combustível* (R$/sc.60kg) |
Custo de eletricidade** (R$/sc.60kg) |
Custo total (R$/saco de 60 kg) |
Custo por ponto de umidade retirada (R$/saco de 60 kg) |
| 25/100 | 1,60 | 0,07 | 1,67 | 0,139 |
| 25/70 | 1,25 | 0,08 | 1,33 | 0,111 |
| 25/40 | 1,01 | 0,12 | 1,13 | 0,094 |
| 18/100 | 0,82 | 0,04 | 0,86 | 0,172 |
| 18/70 | 0,70 | 0,05 | 0,75 | 0,150 |
| 18/40 | 1,00 | 0,10 | 1,10 | 0,220 |
| 15/100 | 0,19 | 0,01 | 0,20 | 0,100 |
| 15/70 | 0,20 | 0,02 | 0,22 | 0,111 |
| 15/40 | 0,25 | 0,04 | 0,29 | 0,149 |
Importante que o consumo médio de GLP por ponto percentual de umidade retirada foi de 0,058 kg por saco de 60 kg de trigo. Esse deve ser o valor referencial para descrever o custo de secagem para essa cultura, em secador de leito fixo, que operam com gás liquefeito de petróleo como fonte de energia.
No nível de 25% de umidade, em que a taxa de consumo varia consideravelmente com a temperatura empregada, o custo de combustível na secagem a 100ºC foi 60% superior a secagem ao da secagem a 40ºC (Tabela 2).
Tabela 2. Média de duas safras do custo de combustível, custo de eletricidade, custo total por saco e custo por ponto de umidade retirada na secagem estacionária de grãos de trigo em secador de leito fixo, para três níveis de umidade inicial (25%, 18% e 15%) e três níveis de temperatura de secagem (100ºC, 70ºC e 40ºC).
| Tratamento de secagem | Custo de * combustível (R$/sc.60kg) |
Custo de ** eletricidade (R$/sc.60kg) |
Custo total (R$/saco de 60 kg) |
Custo por ponto de umidade retirada (R$/saco de 60 kg) |
| 25/100 | 1,60 | 0,07 | 1,67 | 0,139 |
| 25/70 | 1,25 | 0,08 | 1,33 | 0,111 |
| 25/40 | 1,01 | 0,12 | 1,13 | 0,094 |
| 18/100 | 0,82 | 0,04 | 0,86 | 0,172 |
| 18/70 | 0,70 | 0,05 | 0,75 | 0,150 |
| 18/40 | 1,00 | 0,10 | 1,10 | 0,220 |
| 15/100 | 0,19 | 0,01 | 0,20 | 0,100 |
| 15/70 | 0,20 | 0,02 | 0,22 | 0,111 |
| 15/40 | 0,25 | 0,04 | 0,29 | 0,149 |
** Foi considerado o preço de R$ 0,15 por kwh de energia elétrica (rural), em setembro de 2002.
Nos níveis de 18% e 15% de umidade esse custo foi cerca de 20% inferior, pois, com a redução da umidade do grão, diminuiu sensivelmente o consumo de combustível. Da mesma forma, reduziu o custo da energia elétrica pelo menor tempo de trabalho do motor elétrico que aciona o ventilador, em razão de o tempo de secagem ter sido menor. O custo da energia elétrica correspondeu, em média, a 4,4%, 6,5% e 10,3% do custo total, quando foi empregado ar de secagem com 100ºC, 70ºC e 40ºC, respectivamente.
Os resultados apontam para menor custo total da secagem por saco de 60 kg de trigo, considerando-se combustível e energia elétrica despendidos, quando se usou temperatura de 70ºC na secagem.
Dividindo-se o custo total de cada parâmetro pelo número de pontos percentuais de umidade a ser retirada até obter o nível de 13%, é possível calcular o custo por ponto percentual de umidade retirada por cada saco de grãos secos, parâmetro útil para previsões orçamentarias de custos de secagem. Esse valor foi menor quando se secou trigo a 70ºC, sendo igual a R$ 0,124. Quando a secagem foi processada com temperatura de 40ºC houve diferença de 24% no custo unitário (R$ 0,154).
Conclusões
1) O consumo de GLP na secagem de grãos de trigo está diretamente correlacionado com a umidade de colheita;
2) A taxa de consumo foi correlacionada com a temperatura do ar de secagem e, em menor grau, com o nível de umidade do grão;
3) O aumento da temperatura do ar de secagem só foi efetivo na redução no tempo de secagem quando trigo foi secado de 40ºC para 70ºC. Elevando-se a temperatura para 100ºC, não houve ganho significativo no tempo de secagem, injustificando essa ação;
4) O custo da energia elétrica foi responsável pela elevação do custo energético total da secagem de grãos de trigo, principalmente quando se reduziu a temperatura do ar de secagem;
5) O consumo médio de GLP por ponto percentual de umidade retirada é de 0,058 kg, por saco de 60 kg de trigo. Esse deve ser o valor referencial para descrever o custo de secagem para essa cultura, em secador de leito fixo, no qual se usa gás liquefeito de petróleo como fonte de energia.
6) Considerando a secagem estacionária de trigo a 70ºC como adequada em termos de qualidade final do grão, uma vez que a temperatura máxima da massa de grãos foi de 45ºC , pode-se afirmar que o custo médio total por saco de 60 kg, por ponto percentual de umidade retirada, é de R$ 0,124 (valores referenciais a setembro de 2002, com GLP a R$ 1,99/kg e Kwh a R$ 0,15).
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