EFEITO DO SISTEMA DE EXAUSTÃO NA QUALIDADE DO MILHO ARMAZENADO EM SILOS METÁLICOS

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1 EFEITO DO SISTEMA DE EXAUSTÃO NA QUALIDADE DO MILHO ARMAZENADO EM SILOS METÁLICOS Renan Ullmann 1* ; Osvaldo Resende 1, Tarcísio Honório Chaves 1 ; Kelly Aparecida de Sousa 1 RESUMO: Objetivou-se no presente trabalho avaliar o efeito do sistema de exaustão natural na qualidade do milho armazenado em silos metálicos. O experimento foi realizado em dois silos metálicos com sistema de termometria semelhantes, com e sem o sistema de exaustão de ar Cycloar, onde os grãos de milho ficaram armazenados por um período de 60 dias. O sistema de termometria, que apresenta 61 sensores em cada silo, foi utilizado para registrar as temperaturas da massa de grãos. O manejo do sistema de aeração nos silos foi realizado, baseando-se na temperatura média da massa de grãos superior a 30 C. Os parâmetros ambientais foram registrados por meio de um sensor termo-higrômetro digital. Para a caracterização da qualidade do produto durante o armazenamento, foram retiradas amostras a cada 15 dias e mensuradas o teor de água, massa específica aparente, condutividade elétrica, porcentagem de germinação e grau de infestação por insetos. O silo com o sistema de exaustão proporcionou uma redução de 59,56% no acionamento do sistema de aeração, acarretando economia de e- nergia, bem como redução de 2 ºC na temperatura média da massa de grãos. Os silos mantiveram ao longo do armazenamento a qualidade dos grãos de milho. Palavras-chave: Zea mays L., exaustores, armazenamento. EVALUATION OF THE SYSTEM OF NATURAL EXIT IN METALLIC SILOS STORED WITH CORN ABSTRACT: We aimed in the present work to evaluate the effect of the system of natural exit in metallic silos stored with corn. The experiment was accomplished in two silos with system of same thermometer, with and without the system of exit of air Cycloar where the corn grains were stored by a period of 60 days. The thermometer system, that had 61 thermometers in each silo, was used to register the temperatures of the mass of grains. The handling of the aeration system in the silos was accomplished basing on the medium temperature of the mass of grains superior to 30 C. The environmental parameters were registered through a digital term-hygrometer. For the characterization of the quality of the product during the storage, samples were removed every 15 days and measured the moisture content, bulk density, electric conductivity, germination and infestation degree of insects. The silo with the exit system provided a reduction of 59.56% in the operation of the aeration system, carting in economy of energy, as well as in a reduction of 2 ºC in the medium temperature of the mass of grains. The silos maintained the quality of the corn grains along the storage. Keywords: Zea mays L., chimney fan, storage. 1 Pós-colheita. Instituto Federal Goiano Câmpus Rio Verde. Rodovia Sul Goiana, km 01, Zona Rural, Caixa Postal 66, Rio Verde (GO). CEP *Autor para correspondência: renanullmann@hotmail.com Recebido em: 17/06/2013. Aprovado em: 06/08/2013.

2 R. Ullmann et al. 103 INTRODUÇÃO Durante o armazenamento, alterações climáticas, contribuem na formação de gradientes de temperatura em uma massa de grãos. Temperaturas diferentes nos ambientes interno e externo de um silo provocam correntes de ar na massa de grãos, que podem induzir a migração de umidade das áreas de altas temperaturas para as de baixas temperaturas. A migração de umidade pode potencializar o desenvolvimento de insetos, fungos e bactérias e iniciar a deterioração do produto (BROOKER et al., 1992; GONG et al., 1995). A técnica mais empregada para diminuir gradientes de temperatura na massa de grãos e, consequentemente, minimizar a migração de umidade, é a aeração (SAUER, 1992; JAYAS et al., 1995). Este processo, além de inibir o desenvolvimento de insetos e da microflora, preserva a qualidade do produto e pode até remover odores (NAVARRO& CALDERON, 1982; HAGSTRUM et al., 1999; SILVA et al., 2000). De acordo com Casada et al. (2002), o desenvolvimento de estratégias de controle confiáveis e a utilização de equipamentos mais apropriados no monitoramento dos grãos armazenados tornam a implantação de sistemas de aeração mais acessível aos produtores e mais eficaz, principalmente, em regiões tropicais e subtropicais. A variação de temperatura do ar existente nos silos, entre a massa de grãos e a cobertura geralmente metálica, elevada durante o dia e fria à noite, pode levar o vapor d água existente em suspensão no ar, a se condensar à noite e gotejar sobre os grãos na superfície dos silos. Esse fenômeno pode acontecer com frequência, causando grande prejuízo à qualidade dos grãos e ainda, perdas financeiras para os produtores e armazenadores. Dessa maneira, é importante salientar que o manejo pós-colheita inadequado pode ocasionar rápida deterioração do produto, gerando grandes perdas do ponto de vista nutricional e redução do valor comercial (MAGAN & ALDRED, 2007; RADUNZ et al., 2006; REED et al., 2007). O movimento de umidade em massas de grãos armazenados pode ocorrer por difusão, devido à entrada de água por meio das aberturas do silo, trocas entre o vapor d água do ar ambiente e a superfície da massa de grãos, difusão da umidade devido a gradientes de vapor no ambiente, deslocamento de umidade devido as correntes convectivas e/ou por causa de condensação de água dentro do silo (ANDRADE, 2001). Com a instalação de sistemas de e- xaustão na cobertura de silos verticais, em quantidades proporcionais às características do ambiente, renova-se o ar interno entre o telhado e a massa de grãos, o qual está quente e saturado, equilibrando a temperatura interna com a externa e eliminando, desse ambiente, o fenômeno físico da condensação. A aplicação desse sistema também proporciona outros benefícios ao produto armazenado, como a aeração permanente (natural), extraindo além do calor da massa de grãos, elementos como pó, gases e a umidade do ar presentes no ambiente de armazenamento. Também evita a deterioração e a germinação indesejada, inibindo a proliferação de pragas e insetos e aumentando a eficiência de inseticidas e fungicidas. Também impede a compactação da camada superior dos grãos, mantendo a uniformidade da temperatura da massa e facilitando a passagem do ar da aeração forçada. Economiza até 50% da energia elétrica por gerar uma equalização de temperaturas na massa de grãos, reduzindo a aeração e, consequentemente, a perda de massa (MALLET, 2010). Diante o exposto, objetivou-se no presente trabalho avaliar o sistema de exaustão natural Cycloar em silos metálicos armazenados com milho, bem como avaliar a qualidade do produto durante dois meses de armazenagem. METODOLOGIA Este trabalho foi desenvolvido na U- nidade Armazenadora da Soagro e no Institu-

3 Efeito do sistema to Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano (IFGoiano - Câmpus Rio Verde), localizados no município de Rio Verde-GO, durante a safrinha de Foram utilizados silos com capacidade estática de toneladas de grãos de milho, que possuem 22m de altura por 22 m de diâmetro, com fundo plano assistido por sistema de aeração composto por ventilador centrífugo de pás curvadas para frente impulsionado por motor trifásico de 50 cv (380 kw), e diafragma para controle da entrada do ar próximo ao ventilador. O fluxo de ar é de 0,10 m 3 min -1 t -1, obtido por meio da medição da vazão de ar na saída do ventilador, utilizando-se um termoanemômetro de pás rotativas. O experimento foi realizado em dois silos com sistema de termometria iguais, com e sem o sistema de exaustão de ar, Cycloar (Figuras1 e 2), onde os grãos de milho ficaram armazenados por um período de 60 dias entre os meses de agosto e setembro de Os silos foram preenchidos durante os meses de junho e julho, sendo que o monitoramento dos mesmos iniciou-se uma semana após o total preenchimento de cada silo. O silo com sistema de exaustão possui nove exaustores instalados na sua parte superior (Figura 2). Os exaustores são construídos por dois cilindros justapostos entre si, com diâmetros e alturas diferentes com venezianas invertidas, proporcionando a aeração permanente (natural), extraindo além do calor da massa de grãos, elementos como pó, gases e a umidade do ar presentes no ambiente de armazenamento. Figura 1. Exaustor de ar natural Cycloar de aeração intensificada (CYCLOAR, 2012). Figura 2. Silos com e sem o sistema de exaustão natural Cycloar, da Unidade Armazenadora da Soagro, município de Rio Verde-GO (Arquivo pessoal, 2012). Na Figura 3, está apresentado o controlador do sistema de aeração que foi utili-

4 R. Ullmann et al. 105 zado nos silos. Este equipamento tem como objetivo pré-determinar e registrar as temperaturas e a umidade relativa do ar injetado na massa de grãos, objetivando o resfriamento e, consequentemente, a conservação e manutenção da temperatura na massa de grãos armazenada. As temperaturas dos cabos termométricos na massa de grãos também foram armazenadas pelo controlador. Este sistema foi interligado a um microcomputador em que o processo passa a ser gerenciado e visualizado por meio de telas de programação e sinóticos animados (Figura 4), por onde o operador tem em tempo real a posição de cada aerador, a temperatura e u- midade relativa ambiente, a indicação de chuva e defeitos elétricos no painel e na rede elétrica, possibilitando o armazenamento de todos estes dados em períodos prédeterminados. Figura 3. Controlador e Painel de controle do sistema de aeração dos silos. Figura 4. Telas de programação no computador. O sistema de termometria, presente nos silos, foi utilizado para registrar as temperaturas da massa de grãos. Este sistema de monitoramento das temperaturas da massa de grãos é informatizado, com informações transmitidas dos silos para um computador portátil por cabo USB. As temperaturas foram monitoradas nos silos por meio de sensores pendulares, sendo 61 sensores em cada silo, dispostos em seis cabos posicionados na massa de grãos, com uma distância de três metros horizontalmente entre si. Nos cabos,

5 Efeito do sistema os sensores estão posicionados a cada dois metros verticalmente. Os parâmetros ambientais (temperatura e umidade relativa) foram registrados por meio de um sensor termohigrômetro digital integrado com precisão de 3%. A aquisição de dados foi realizada a cada dia e os dados armazenados em um computador portátil. O manejo do sistema de aeração nos silos com e sem os exaustores foi realizado, baseando-se na temperatura média da massa de grãos. Quando a temperatura média foi superior a 30 C os ventiladores do sistema de aeração eram ligados. Para o cálculo do consumo de energia elétrica do sistema de aeração em quilowatts por hora (kwh -1 ), tem-se a equação. kwh (c)= kwh* HA (1) em que, KWh (consumido): quilowatts de energia elétrica consumido; kwh: potência em quilowatts; HA: horas aeradas. Na obtenção do custo (R$) do consumo de energia elétrica (kwh) em quilowatts por hora do sistema de aeração, tem-se a e- quação: R$= kwh*c (2) em que, R$: valor monetário em reais; KWh: potência em quilowatts; C: valor monetário de um quilowatt. Para a caracterização da qualidade do produto durante o armazenamento, foram retiradas amostras a cada 15 dias na parte superior do silo na profundidade de 1,0 m, em 4 pontos diferentes da superfície. O produto foi classificado quanto ao: teor de água, massa específica aparente, condutividade elétrica, porcentagem de germinação e grau de infestação por insetos. Para determinar o teor de água foi utilizado o método da estufa a 103 ± 3 C durante 72 horas, com três repetições (ASAE,2000). A massa específica aparente, expressa em kg m -3, foi determinada por meio de uma balança de peso hectolitro, com volume de um litro. A condutividade elétrica (CE) da solução, contendo os grãos de milho foi realizada, utilizando-se o Sistema de Copo ou Condutividade de Massa, tendo como finalidade avaliar a permeabilidade da membrana, à medida que o grão se deteriora. Os testes foram realizados em quatro repetições, com 50 grãos para cada tratamento, ao longo do experimento. Os grãos foram pesados em balança com resolução de 0,01 grama e colocados em copos de plástico de 200 ml, aos quais foram adicionados 75 ml de água deionizada. Em seguida, os copos foram colocados em uma câmara climática do tipo B.O.D., em temperatura de 25 C, durante 24 horas. Imediatamente após este período, os copos foram retirados da câmara para medições da condutividade elétrica da solução que contém os grãos. O valor da condutividade elétrica (μs cm -1 ) fornecido pelo aparelho foi dividido pela massa dos grãos (g), obtendo-se valor expresso em μs cm -1 g -1 (VIEIRA& KRZYZANOWSKI, 1999). A germinação foi obtida de acordo com as Regras para Análise de Sementes (BRASIL, 2009). O teste é conduzido com quatro repetições de 50 grãos, em rolos de papel toalha tipo Germitest, em germinador tipo Mangelsdorf regulado para manter a temperatura constante de 25 2 ºC. O substrato foi umedecido com água destilada na proporção de 2,5 vezes a massa do substrato seco. As interpretações foram efetuadas no 4 e no 7 dia após a semeadura, computando-se a porcentagem média de germinação. O grau de infestação de insetos do produto foi determinado segundo a metodologia descrita nas Regras para Análise de Sementes (BRASIL, 2009). Foram utilizadas duas repetições, contendo cada uma, 100 grãos. Para facilitar o corte, os grãos de milho foram imersos em água durante um período de 12 horas. O milho foi considerado infestado, quando apresentou no seu interior qualquer uma das fases do inseto-praga: ovo, larva, pupa e inseto adulto, e também pela presença do orifício de saída do inseto. O resultado foi expresso em porcentagem de

6 R. Ullmann et al. 107 grãos infestados. O experimento foi montado segundo o esquema em parcela subdividida 2 x 5, tendo nas parcelas as condições de armazenamento, com e sem os exaustores, e nas subparcelas o tempo de armazenamento (0, 15, 30, 45, 60 dias), com três repetições,em delineamento inteiramente casualizado. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ao longo do período de 60 dias, os dois silos, contendo os grãos de milho foram monitorados quanto ao sistema de termometria, aeração e qualidade do produto. Na Figura5A, estão apresentadas as médias das temperaturas registradas nos seis cabos instalados em cada silo e a na Figura 5B, estão apresentados os dados registrados para temperatura e umidade relativa ambiente entre os dias 1º de agosto e 30 de setembro de 2012, pelo sensor instalado na área externa aos silos. A B Temperatura (ºC) Silo sem exaustão natural Cycloar Silo com exaustão natural Cycloar Temperatura ºC/ Umidade Relativa % 100 Temperatura ºC Umidade Relativa % Dias de armazenamento 0 Dias de monitoramento Figura 5. (A) Temperaturas médias dos sensores de termometria; (B) média da temperatura e umidade relativa do ar ambiente durante 60 dias de armazenamento em silos com e sem e- xaustor. Verifica-se que as médias das temperaturas dos sensores ao longo do armazenamento no silo sem exaustores foram de 20,35 C e no silo com exaustores 18,35 C. Já a média da temperatura ambiente foi de 25,54 C. Assim, ao longo do armazenamento, o silo com sistema de exaustão manteve a temperatura média da massa de grãos 2 C menor que no silo sem o sistema de exaustão, o que indica melhor conservação e, consequentemente, menor condensação de água no período noturno sob a massa de grãos de milho.ainda, nota-se a melhor homogeneização da temperatura dos grãos durante o período de armazenagem no silo com os exaustores. Essa redução da temperatura da massa de grãos deve-se ao princípio de funcionamento do sistema de exaustão que promove, constantemente, a retirada do ar com temperatura mais elevada do interior do silo pelo processo de convecção natural, e também com auxílio do sistema de aeração para o resfriamento da massa de grãos que é acionado automaticamente quando necessário. Nota-se que durante o período em que houve maior temperatura e umidade relativa do ambiente, os grãos também apresentaram temperaturas mais elevadas. Segundo Kwiatkowski Junior (2011), as variações diárias na temperatura ambiente afetam a temperatura dos grãos localizados a até 15 cm das paredes do silo. Observa-se na Figura 6A que durante os 60 dias de armazenamento, houve uma redução do acionamento da aeração no silo com os exaustores, sendo de 183,19 horas,

7 R. Ullmann et al. 108 A Tempo de sistema de aeração ligado (h) enquanto no silo sem os exaustores a aeração foi acionada 453,03 horas, resultando em um funcionamento 2,47 vezes menor no silo com o sistema de exaustão. Desta forma, houve uma redução em 59,56% no acionamento do sistema de aeração no silo com os exaustores Silo sem exaustão natural Cycloar Silo com exaustão natural Cycloar Dias de armazenamento y= -13,3603x 2-0,2855x- 4,6178 R 2 = 99,27% y= -2,7823x 2-0,0641x- 7,1089 R 2 = 97,91% Este fato demonstra a eficiência do sistema de exaustão na redução do tempo de aeração para o produto armazenado. Na Figura 6B, estão apresentados os valores comparativos do consumo energético do sistema de aeração nos silos com e sem o sistema de exaustão. B Consumo de energia elétrica (KWh) Silo sem exaustão natural Cycloar Silo com exaustão natural Cycloar y= -13,3603x 2-0,2855x- 4,6178 R 2 = 99,27% Dias de armazenamento R 2 = 99,27% y= -13,3603x 2-0,2855x- 4,6178 Figura 6. (A) Acionamento acumulado do sistema de aeração (horas), monitorado quinzenalmente; (B) Consumo acumulado de energia elétrica (KWh) nos silos com e sem sistema de exaustão com ar natural Cycloar na Unidade Armazenadora da Soagro, município de Rio Verde-GO. O princípio de funcionamento dos e- xautores não requer a utilização de energia elétrica. Assim, na Figura 6B, nota-se que esse fator contribuiu para a redução do consumo acumulado de energia elétrica no sistema de aeração no silo com os exaustores. Considerando o valor do kwh em R$ 0,17562 durante o período de armazenamento, a economia gerada foi de R$1.873,11. Na Figura 7, estão apresentados os valores médios dos teores de água dos grãos de milho armazenados com e sem sistema de exaustão com ar natural Cycloar Silo sem exaustão natural Cycloar Silo com exaustão natural Cycloar 16 Teor de água (% b.u.) Dias de armazenamento Figura7. Teores de água para os grãos de milho armazenado sem silos com e sem o sistema de exaustão.

8 R. Ullmann et al. 109 Observa-se que os valores de teor de água dos grãos de milho armazenados no silo sem exaustores foram relativamente menores quanto ao silo com os exaustores, esse fato pode ser devido aos lotes armazenados serem diferentes e o maior tempo de acionamento da aeração no silo sem exaustor o que pode proporcionar a secagem dos grãos. As condições de temperatura, umidade relativa ambiental e o teor de água inicial do produto quando associados, são fatores que caracterizam o micro clima do ambiente de armazenamento e podem ser determinantes na conservação da qualidade dos grãos pelos processos de ganho ou perda de água, uma vez que os grãos de milhos são materiais higroscópicos. Esse comportamento foi observado por Corrêa et al. (1998), Palacin et al. (2006) e Rigo et al. (2012) trabalhando com milho de pipoca, milho em espiga e grãos de milho, respectivamente. Os produtos agrícolas possuem a propriedade de realizar trocas de água sob a forma de vapor, com o ambiente que os envolve (BROOKER et al., 1992). Menores teores de água nos grãos possibilitam uma melhor manutenção da qualidade do produto, entretanto, reduzem a massa do produto e, consequentemente, ocorre redução na quantidade comercializada. O teor de água dos grãos e a temperatura do ar no ambiente de armazenamento podem determinar a intensidade de danos por fungos e insetos. Particularmente, sob condições de elevadas umidades relativas, temperatura do ar e alto teor de água, a deterioração ocorre mais rapidamente (RUPOLLO et al., 2006). Na Figura 8, estão apresentados os resultados de massa específica aparente dos grãos de milho armazenados em silos com e sem exaustores. Massa específica aparente (Km m -3 ) Silo sem exaustão natural Cycloar Silo com exaustão natural Cycloar 760 Dias de armazenamento Figura 8. Massa específica aparente dos grãos de milho armazenados em silos com e sem o sistema de exaustão. Observa-se que a massa específica a- parente dos grãos de milho oscilou ao longo do armazenamento. No primeiro mês, a massa específica aparente no silo sem os exaustores foi superior ao silo com o sistema de e- xaustão. Após esse período, houve uma inversão nos valores, sendo a massa específica aparente maior no silo com os exaustores. Ressalta-se que o teor de água e a respiração dos grãos interferem nos valores da massa específica aparente dos grãos. Na Figura 9, estão representados os valores da condutividade elétrica da solução dos grãos de milho durante o armazenamento. Verifica-se que os valores médios foram crescentes para a condutividade elétrica para ambos os silos, destacando grãos armazenados no silo sem sistema de exaustão. O teste

9 Efeito do sistema consiste em analisar o grau de integridade das membranas celulares considerando-se que, quando imersas em água, sementes de menor vigor liberam maior quantidade de eletrólitos (TORRES et al., 2009) Silo sem exaustores Silo com sistema de exaustores Condutividade elétrica (µs cm -1 g -1 ) Período de armazenamento (dias) y = -0,1252x ,445x + 559,98 R² = 0,8644 y = 0,0323x 2 + 1,5936x + 556,73 R² = 0,9922 Figura 9. Condutividade elétrica da solução dos grãos de milho armazenados em silos com e sem sistema de exaustão na Unidade Armazenadora da Soagro, município de Rio Verde-GO. Nota-se na Figura 10, que a porcentagem de germinação sofreu redução significativa durante o armazenamento para grãos de milho armazenados no silo com sistema de exaustão de ar. A qualidade fisiológica inicial do produto nesse tratamento em comparação aos grãos do silo sem sistema de exaustão era inferior, além do maior teor de água para o ambiente em questão como pode ser observado na Figura 7. Lin (1988) verificou correlação entre o acréscimo da lixiviação eletrolítica com a perda do vigor e da germinação em sementes de milho submetidas a armazenamento sob condições de 25 C e 79% de umidade relativa, durante o período de 92 dias. Esses dados corroboram com os resultados encontrados, nos quais a porcentagem de germinação teve um decréscimo assim que se aumentou a condutividade elétrica Porcentagem de Germinação Silo sem exaustores Silo com sistema de exaustores Cycloar y = -0,0008x 2 + 0,0311x + 98,786 R² = 0,956 y = -0,0031x 2 + 0,0875x + 93,85 R² = 0, Período de armazenamento (dias) Figura 10. Porcentagem de germinação (%) dos grãos de milho armazenados em silos com e sem sistema de exaustão na Unidade Armazenadora da Soagro, município de Rio Verde-GO.

10 R. Ullmann et al. 111 Na Figura 11, estão apresentados os valores quanto ao grau de infestação de insetos em grãos de milho armazenados em silos com e sem sistema de exaustão. 2,0 Silo sem exautores Silo com sistema de exaustores 1,5 Grau de infestação 1,0 0,5 y = -0,0005x 2 + 0,0486x - 0,1143 R² = 0,9027 0,0 y = -0,0002x 2 + 0,0377x - 0,1393 R² = 0,8678-0,5 Período de armazenamento (dias) Figura 11. Grau de infestação (%) por insetos em grãos de milho armazenados em silos com e sem sistema de exaustão na Unidade Armazenadora da Soagro, município de Rio Verde- GO. Verifica-se que houve um aumento da incidência de insetos a partir dos 30 dias de armazenamento para os dois silos testados, sendo encontrados apenas orifícios nas sementes, apresentado valores aos 60 dias de armazenamento de 1,5% de infestação. Esses valores classificam o produto como do Tipo I, conforme a normativa de classificação de grãos. CONCLUSÕES O silo com o sistema de exaustão natural proporcionou uma redução de 59,56% no acionamento do sistema de aeração, acarretando em economia de energia. Com o sistema de exaustão houve uma redução de 2 ºC na temperatura média da massa de grãos. Os silos mantiveram ao longo dos dois meses de armazenamento a qualidade dos grãos de milho, apresentando baixa diminuição da porcentagem de germinação ao longo do tempo em comparação com a inicial. REFERÊNCIAS ANDRADE, E. T. Simulação da variação de temperatura em milho armazenado em silo metálico. Viçosa, Minas Gerais: Imprensa Universitária, Universidade Federal de Viçosa - UFV, 174p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola), American Society of Agricultural Engineers (ASAE). Moisture measurement - Unground grain and seeds. ASAE, St. Joseph, 2000, 563 p. BRASIL, Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Secretaria Nacional de defesa Agropecuária. Regras para Análise de Sementes. Brasília, 2009, 398 p. BROOKER, D.B.; BAKKER-ARKEMA, F.W.; HALL, C.W. Drying and storage of grains and oilseeds. New York: van Nostrand Reinhold, 1992, 450 p.

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