A produção de grãos tem sofrido, nos últimos anos, grandes pressões por aumento de produtividade. Em função destas pressões, as práticas culturais, de manuseio e de armazenagem estão em acelerado processo de evolução.
Cada cultura e cada região procura adequar suas práticas na busca de maior produção, menor custo e maior qualidade, o trinômio que atualmente expressa, de forma abrangente, o conceito de produtividade.
Os fatores mais determinantes no potencial de produtividade de uma dada cultura são os relativos às práticas culturais e às condições climáticas. Há que se adequar a seleção de sementes, o preparo do solo, a época de plantio e os cuidados sanitários, entre outros fatores, para que se possa tirar o máximo de rendimento da cultura. A isto somam-se as variáveis climáticas que acabam por introduzir fatores ainda mais decisivos no desempenho da produção.
De qualquer forma, volume e qualidade são feitos no campo. O momento e a forma de proceder a colheita, por sua vez, introduzem outros elementos que afetam o resultado final de uma cultura.
De forma geral, a colheita é condicionada por uma série de fatores e nem sempre se consegue efetuá-la no momento mais adequado. Clima, disponibilidade de colheitadeiras e capacidade de secagem são alguns dos fatores que acabam por definir o momento e o ritmo de colheita possíveis.
* Maturidade fisiológica
Os grãos ou sementes alcançam sua maturidade fisiológica (momento em que possuem o máximo de matéria seca) em níveis de umidade que impedem a colheita mecânica, além de não permitirem armazenamento seguro. Na maioria dos grãos, este nível de umidade está acima de 30%.
Como na maioria das vezes não se pode colher os grãos no momento exato de sua maturidade fisiológica, uma vez que colheitadeiras não são capazes de colher grãos com umidades muito elevadas, os grãos são colhidos mais secos, o que resulta em alguma perda. Como esta umidade de colheita ainda é elevada para uma armazenagem segura, normalmente é necessária a secagem artificial.
Como uma das poucas exceções de grãos colhidos no ponto de maturidade fisiológica, temos sementes de milho que são colhidas e secas em espigas e só debulhadas após a secagem. Importante ressaltar que este é um caso onde se procura preservar o máximo de rendimento em volume e qualidade do produto, ainda que incorrendo em custos de colheita, secagem e debulha mais elevados, mas aceitáveis no caso de sementes de alto valor econômico.
Já grãos como o soja, por exemplo, são colhidos, em algumas regiões, com um grau de umidade com o qual pode ser diretamente armazenado em silos com aeração. Nestes casos é recomendável que os silos sejam dotados de controle de aeração. Milho e arroz seguem tendência inversa e são colhidos tão cedo quanto possível, demandando significativo esforço de secagem.
* A secagem
Dentre todos os processos que se aplicam para o trato pós-colheita, conservação e armazenagem adequada de grãos, a secagem é o de maior consumo energético. E energia, como bem se sabe, é produto caro e, ultimamente, escasso. Água deve ser evaporada para que os grãos reduzam sua umidade a níveis que possibilitem armazenamento seguro; e a termodinâmica nos dá muito pouca margem de manobra no que se refere a quanta energia temos que aplicar para que esta água se evapore. Sempre estaremos consumindo uma quantidade de energia superior ao calor latente de vaporização da água, que é algo em torno de 540 kcal/kg de H2O.
Além disto, os grãos são entidades biológicas extremamente sensíveis à ação do calor e da temperatura, que podem, quando excessivos, causar danos importantes nas características dos mesmos. Alguns atributos de qualidade e funcionais dos grãos podem ser seriamente comprometidos pelas agressões térmicas, e entre eles podemos citar o nível de trincas, a integridade de tecidos, a acidez, os níveis de proteínas, o poder germinativo, a aparência, apenas para citar alguns.
O estado da técnica conhece uma série de maneiras de secagem que podem ser aplicadas para secar diferentes produtos. As de aplicação prática sempre utilizam o ar como meio secante, ainda que existam outras formas de proceder a secagem. O ar é usado, na maior parte dos sistemas de secagem, como elemento que entrega calor aos grãos ao mesmo tempo que extrai a umidade. Assim sendo, as diferentes estratégias diferem apenas na forma como o ar e a energia transitam pelo sistema de secagem.
Os principais sistemas de secagem contam com secadores mecânicos, onde o produto a ser secado transita, em bateladas ou de forma contínua, para que se retire sua umidade. Via de regra, ar aquecido a temperaturas que variam conforme o desenho do secador é feito passar através do produto, aquecendo-o e retirando a umidade que captura por suas características higroscópicas.
Secadores apresentam diversas faixas de consumo de energia em função de seu sistema construtivo. Secadores de coluna ou de cavaletes sem recirculação de ar podem consumir algo como 1500kcal/kg de H2O evaporada, enquanto que secadores com recirculação do ar de resfriamento e de parte do ar de secagem, como os modelos Kepler Weber-DRM, podem reduzir este número a valores inferiores a 950 kcal/kg de H2O evaporada. Outros modelos de secadores como o de fluxo concorrente, que trabalham com temperaturas mais elevadas, operam na faixa de 1200kcal/kg de H2O evaporada, e desempenho similar é alcançado por secadores intermitentes com câmara de repouso.
Estes números, evidentemente, podem mudar em função do produto secado, das faixas de redução de umidade e de características próprias dos secadores, principalmente seu volume interno, taxas de ventilação e temperaturas de secagem. Dentre todos estes fatores, um dos que tem maior efeito no consumo específico de um secador é a temperatura de secagem; quanto mais elevada, mais termicamente eficiente é o secador. Este beneficio, no entanto, é contrabalançado pelo dano que altas temperaturas podem causar nos grãos, o que acaba por limitar as temperaturas de secagem e, conseqüentemente, o rendimento térmico que cada máquina pode alcançar. Diferentes fabricantes usam diferentes critérios de desenho, tentando encontrar o melhor compromisso entre vazões específicas, volumes em processo e temperaturas de secagem que resultem em equipamentos com a melhor relação custo/benefício e que causem a menor agressão possível aos grãos.
Um outro aspecto importante dos secadores é potência instalada. Diferentes concepções construtivas podem afetar de forma importante o número de HP"s que uma máquina consome. Este aspecto é de vital importância, dependendo de onde se instale o sistema de secagem, pois em muitos lugares a energia elétrica é cara ou limitada, ou ainda pior, racionada. Como regra, secadores recirculados têm menor consumo específico. No primeiro caso, o motivo é a diminuição do volume total de ar processado pelo sistema de ventilação da máquina e, no segundo, é a menor perda de carga que se consegue em corpos de secagem com cavaletes.
As estratégias de secagem mecânicas podem ser as mais variadas. Uma forma é utilizar aerações potentes. Neste caso, eliminam-se as perdas de campo, mas aumenta-se o consumo de energia elétrica, cara e de difícil disponibilidade. Esta estratégia tem ainda o problema de conviver com taxas elevadas de respiração por períodos que podem ser longos, dependendo do tipo e qualidade da aeração, incorrendo, desta maneira, em perdas de matéria seca e qualidade. Além disso, estudos científicos demonstram que uma secagem diferida (feita a posteriori) em silos inocula defeitos e perdas de qualidade que vão se agravando ao longo do período de armazenagem.
Desde o ponto de vista da qualidade dos grãos, o mais recomendável seria a colheita em seu ponto de maturidade fisiológica e secagem imediata em temperaturas e taxas de ventilação que não agridam o produto.
Faz sentido, então, aplicar secadores de alto rendimento para melhorar a equação econômica, cujos fatores mais favoráveis estão em aspectos que por vezes não são avaliados, como rendimento de massa seca e qualidade final do produto. Num sistema com esta proposta, os custo típicos são da ordem de US$ 0,25/ton em eletricidade e US$ 0,90/ton em combustível (a custos médios de US$ 0,11 por Kwh e US$ 12,00 por metro cúbico de lenha). Num sistema alternativo, em que se seque até, por exemplo, 16% de umidade e se encaminhe o grão para silos com ventilação mais potente para resfriamento e conservação, estes custos mudam para US$ 0,37/ton em eletricidade e US$ 0,67/ton em combustível. Sem considerar custos de mão-de-obra e depreciação do ativo fixo, a opção com secagem parcial mostra-se ligeiramente mais econômica no total, ainda que gastando mais em energia elétrica. Esta diferença cresce se forem utilizados combustíveis mais caros como óleo ou gás.
Seria lógico imaginar que esta tendência se mantivesse até o ponto onde não se secasse os grãos e se executasse toda secagem por aeração, como sugerido acima. Esta opção, no entanto, apresenta sérias limitações, pois pode resultar em perdas importantes de qualidade e de perdas de peso e matéria seca por respiração e deterioração. Os valores econômicos destas perdas podem ultrapassar, de longe, as eventuais economias feitas com a eliminação da secagem. Além disto, produto não seco armazenado está sempre correndo risco pela eventualidade de falha no abastecimento elétrico, o que causaria interrupção na aeração, prejudicando o produto.
Há que se considerar ainda a questão mencionada anteriormente, de que retardamento na secagem incorpora defeitos potenciais no produto, defeitos estes que só se manifestarão ao longo do período de armazenamento, sendo tão grandes quanto maior for o retardamento da secagem.
Como se pode perceber pelo exposto, a decisão de que tipo de sistema utilizar é muito complexa.
Como regra, secagens mais imediatas, feitas com máquinas que tratem o grão com mais cuidado (vale dizer máquinas grandes), são mais caras e produzem grãos de melhor qualidade, ao passo que secagens feitas de forma parcial, ou até diferidas, são mais baratas, mas inevitavelmente causam algum dano à qualidade do produto, além de reduzirem o volume final de matéria seca; e este fator não permite verificação de forma definitiva, pois trata de valores absolutos não comparáveis em safras ou locais distintos.
* A qualidade da secagem
Cada vez mais os consumidores estão cônscios do valor da qualidade dos grãos e podem remunerar melhor produtos com mais qualidade ou simplesmente não adquirir produtos com qualidade comprometida. Isto vale para o arroz, onde conta a percentagem de grãos inteiros, a cor e a aparência; vale para o soja, onde a acidez do produto aumenta os custos de refino do óleo; vale para o milho, onde contaminações por toxinas reduzem a convertibilidade do alimento produzido; vale para sementes, onde devem ser mantidos a germinação e o vigor, etc.
Como a secagem é potencialmente agressiva e a umidade do grão também o é, temos que tomar um compromisso quanto a como e quanto secar. A não secagem acarreta os problemas de respiração, deterioração e desenvolvimento de fungos e suas toxinas. Este é um ponto importante, pois as toxinas têm-se mostrado como um dos grandes vilões da qualidade de grãos. No caso do milho, por exemplo, a simples permanência do produto em umidades superiores a 17% por períodos superiores a dois dias, em condições usuais de temperatura, possibilita a produção de aflatoxina. Produtos armazenados com umidades de 16% podem perder até 50 kg de matéria seca por tonelada por mês, somente por conta da respiração. Perdas desta ordem podem facilmente ser superiores aos custos da secagem completa.
A secagem, por sua vez, pode ser uma inoculadora de problemas, se não executada adequadamente. Como já comentado, pode causar agressões térmicas que são sempre danosas para os grãos. Por esta razão, a secagem mecânica deve ser objeto de muita atenção e cuidado.
Os processos devem ser tais que os grãos não atinjam temperaturas superiores a um certo valor. Este valor muda de acordo com o produto e seu uso final. Produtos sensíveis como arroz, cevada malteira e sementes em geral não devem ultrapassar 39ºC. Também a taxa de remoção de umidade não pode ser muito elevada, pois pode resultar em elevado stress no grão, gerando trincas e quebras.
A prática recomenda remoções de 1,5 a 2 pontos percentuais por hora, no caso do arroz e das sementes; de 3 pontos, no caso do milho; e de até 5 pontos, no caso do soja. Esta limitação serve como parâmetro para definição do tamanho do secador ou do sistema de secagem requerido para cada tipo de produto e cada capacidade.
Além destas questões de caráter mais amplo, no volume de grão secado existem questões que afetam os grãos de forma individual.
A primeira delas é quanto o sistema de secagem é capaz de tratar todo e cada um dos grãos de forma homogênea. Sistemas de secagem em camada estática, como secagem em silos sem misturadores, tratam de forma diferente os grãos da camada inferior, se comparados com os da camada superior. Secadores com problemas no fluxo dos grãos ou de ar em seu interior também dão tratamento desigual aos grãos, quando estes, ao passarem por diferentes caminhos no corpo do secador, estão sujeitos a distintas condições de secagem. Estas diferenças de tratamento podem fazer com que alguns grãos estejam sujeitos a condições extremamente desfavoráveis no que se refere à manutenção da qualidade, ainda que os parâmetros médios, do secador como um todo, estejam como desejado.
Os próprios grãos podem introduzir diferenças individuais, pois nem todos estão no mesmo grau de umidade. Grãos de um mesmo pé de soja, de uma mesma espiga de milho ou de um mesma panícula de arroz podem apresentar diferenças de umidade superiores a 5%.
Esta diferença pode causar sobressecagem ou subssecagem em alguns grãos, ainda que a média esteja correta. Neste caso, pouco pode ser feito no que se refere aos equipamentos, porém cabe ressaltar uma vez mais: qualquer processo mais lento será mais favorável, uma vez que dará mais tempo para que os grão busquem alcançar o equilíbrio de umidade.
* Tipos de secagem
Existem diversos tipos de secagem e cada um deles tem características que podem ser mais indicadas para um ou outro tipo de produto e condição da cultura ou do local. Os processos de secagem mais eficazes são os mecânicos e podem ser listados como segue:
a) Secagem em silos: o produto é carregado úmido num silo com aeração onde é ventilado até secar. O ar da ventilação pode ser aquecido ou não. Atualmente existem sistemas computadorizados que podem controlar adequadamente tanto ventiladores quanto aquecedores de ar, de tal forma a proceder a secagem com o menor risco possível e da maneira mais econômica. De qualquer forma, podem ser esperadas perdas de 0,5% em matéria seca e algum prejuízo na qualidade.
b) Secagem em silos com misturadores: este processo é semelhante ao anterior mas conta com dispositivos que ficam misturando os grãos no interior do silo à medida em que ele é ventilado com ar aquecido. A mistura é feita por meio de roscas verticais que varrem a superfície do silo. Este sistema homogeneiza a massa de grãos e elimina potenciais problemas de sobre ou sub-secagem. Como no sistema anterior, opera por bateladas e, uma vez concluída a secagem, o produto pode ficar armazenado no próprio silo.
c) Secagem em silo secador Top-Dry: trata-se de um silo dotado de uma superfície perfurada sob o teto do mesmo, onde camadas seqüenciais de grãos são secas em camada fixa. Os grãos quando secos, ainda quentes, são descarregados no silo onde passam a ser resfriados. Este ar de resfriamento adicionado de ar aquecido é utilizado para secagem da camada fixa seguinte. É um sistema com bom rendimento térmico, consumindo menos de 1000 kcal por kg de água evaporada.
d) Secagem em secadores intermitentes com câmara de repouso: são secadores onde o produto a ser secado circula no interior da máquina, com ventilação de ar quente, até que se alcance a umidade desejada. É um secador muito apropriado para produtos com altos graus de umidade. Trata-se sistema de secagem muito seguro, pois, por dispor de câmara de repouso, só uma pequena parcela do volume de grãos está sofrendo secagem a cada instante, limitando o potencial agressivo da mesma. Funciona bem com cargas parciais, o que o torna um sistema apropriado para pequenas produções ou onde haja descontinuidade de produção.
e) Secagem intermitente em secadores convencionais: um secador contínuo convencional é carregado com produto úmido e recircula o mesmo até que a umidade desejada seja alcançada. É mais utilizado para remoção de grandes quantidades de umidade, como no caso do milho e do arroz. Permite a segregação de cargas com umidades diferentes, bem como uma regulação precisa da taxa de remoção de umidade a ser providenciada.
f) Secagem contínua: um secador contínuo, ventilado com ar aquecido, é carregado com produto úmido que, após ficar um determinado tempo em seu interior, sai seco, de forma contínua, pronto para os processos subseqüentes. Os secadores podem ser de fluxo cruzado (coluna ou cavalete) ou fluxo concorrente. Podem ter ou não sistema de resfriamento incorporado, dependendo de o resto da instalação dispor ou não de dispositivos para resfriamento.
Secadores podem ser colocados em seqüência e, quando antecedendo silos ventilados, podem ser utilizados em processos de seca-aeração.
* Características importantes de um secador
Conforme já mencionado, a eficiência térmica de um secador é um atributo de elevada importância. Como o recomendável é a secagem imediata de grãos colhidos tão proximamente quanto possível da maturidade fisiológica, muita água deve ser evaporada, fazendo com que a eficiência no uso da energia seja um fator muito relevante.
Há que se observar ainda a capacidade do equipamento em proporcionar tratamento homogêneo a todo e cada um dos grãos que processa. Sistemas ou equipamentos que tratem de forma desigual grãos que estejam em locais ou caminhos distintos devem ser vistos com cuidado para verificar se esta não-homogeneidade pode ou não causar problemas ao produto ou parte dele.
Também se espera que os sistemas de secagem não causem danos mecânicos no produto que processem. Neste aspecto, os principais vilões são os dispositivos de carga e de descarga.
Secadores devem ainda atender a questões atinentes à facilidade de limpeza e manutenção.
Vale dizer que devem ter acesso fácil e franco às zonas onde haja peças móveis e elementos de desgaste ou consumo, bem como a lugares onde haja acumulação de sujeira e rejeitos. Também é importante que sejam dotados de sistemas de comando automáticos, que permitam uma operação mais adequada, cuidadosa e eficiente do secador.
Finalmente há que se mencionar as questões ambientais. Secadores, por seu princípio de funcionamento, emitem ar contendo partículas de cereal, o que pode ser um inconveniente. Para contornar este problema, os secadores devem possibilitar a instalação de acessórios que reduzam a emissão destes particulados para a atmosfera.
* Outras questões
- Limpeza: as impurezas, além de consumirem energia para sua secagem e manuseio, podem causar problemas no funcionamento dos sistemas de secagem, dificultando tanto o fluxo do ar como o do produto. Por estas razões, aconselha-se que o produto passe por máquinas de limpeza previamente à secagem. A questão das impurezas ainda enfrenta uma impertinente questão comercial, onde as regras de comercialização permitem um certo nível de impurezas, o que faz com que a limpeza mais apurada não pareça atrativa ou conveniente. São vicissitudes que talvez se alterem num futuro próximo, quando ficar claro que não há muito sentido em manusear, secar, transportar e armazenar impurezas.
- Fonte de calor: a escolha do combustível ou fonte térmica é importante. Deve-se levar em conta disponibilidade e custo e qualidade do ar de secagem produzido. Cada região e cada aplicação tem a fonte mais adequada, não existindo, portanto, uma fonte de calor ideal. Na maioria dos casos, a combustão de biomassa ainda é a opção mais conveniente. Nestes casos, um cuidado a ser tomado é quanto à capacidade de combustão das fornalhas. De maneira geral, as biomassas (madeira, cascas e resíduos) têm queima difícil e requerem altas temperaturas e câmaras de combustão amplas para que possam queimar de forma completa, evitando a geração de gases incombustos e poluentes, além da quantidade de calor necessária para o bom funcionamento dos secadores. Além disto, as fornalhas de biomassa não devem produzir fagulhas, que são as potenciais causadoras de incêndio.
* Considerações Finais
Como se pode inferir do apresentado, a secagem de grãos é um tema complexo e deve ser analisado desde uma perspectiva balizada pelas condicionantes de cada caso específico. Não há verdades absolutas e, na grande maioria das vezes, a instalação que se dispõe é a possível e não a ideal.
Além disso, em muitas ocasiões, os sistemas de secagem são obrigados a operar fora do seu regime normal para que a unidade como um todo possa maximizar sua performance.
De qualquer sorte, é importante que os usuários e operadores estejam cônscios das condições de secagem e armazenagem que conseguem proporcionar aos grãos, buscando maximizar os benefícios possíveis ou, por outra perspectiva, limitar ao máximo as inevitáveis perdas nas quais sempre se incorre ao armazenar qualquer produto de origem vegetal.
