Artigo 05 - 529 - Estratégias de controle

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GLOBAL SCIENCE AND TECHNOLOGY (ISSN 1984 - 3801)
ESTRATÉGIAS DE CONTROLE PARA O PROCESSO DE AERAÇÃO DE GRÃOS
EM PROTÓTIPOS DE SILOS METÁLICOS
Anderson Dinis Rigo1, Osvaldo Resende1, Daniel Emanuel Cabral de Oliveira1*, Ivano
Alessandro Devilla2
RESUMO: O presente estudo teve como objetivo, avaliar duas estratégias de controle e
manejo da aeração na qualidade de grãos de milho em protótipos de silos metálicos instalados
no município de Rio Verde – GO. Foram utilizados grãos de milho (Zea mays L.), com teor
de água inicial de 11,4 % b.u. (base úmida). Os grãos foram armazenados durante três meses
em protótipos de silos metálicos, com capacidade de 131 kg, assistido por um sistema de
aeração e termometria. O produto foi avaliado ao longo do armazenamento pelo teor de água,
massa específica aparente, condutividade elétrica, germinação e grau de infestação de insetos.
Os dados foram analisados por meio de análise de variância, sendo as médias comparadas
utilizando-se o teste de Tukey, adotando-se o nível de 5% de significância. Concluiu-se que
os parâmetros adotados para o controle do sistema de aeração não obtiveram efeito de
resfriamento na massa de grãos. A temperatura e umidade relativa do ar ambiente
mantiveram-se elevadas, na época de realização do experimento, entre dezembro de 2010 e
março de 2011, limitando o funcionamento do sistema de aeração. Verificou-se um
incremento significativo no teor de água e uma redução da massa específica aparente,
germinação e condutividade elétrica reduziram os valores ao longo do período de
armazenamento.
Palavras-chave: milho, armazenamento, resfriamento, temperatura, qualidade.
CONTROL STRATEGIES FOR GRAIN AERATION PROCESS IN METAL
PROTOTYPES SILOS
ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate two strategies for controling and
managing of aeration on prototypes of metallic silos installed in the municipality of Rio
Verde. We used grain maize (Zea mays L.), with an initial moisture content of 11.4% w.b.
(wet basis). The grains were stored for three months in prototypes of metal silos with a
capacity of 131 kg, assisted by an aeration system and thermometry. The product was
evaluated during storage by water content, density, electrical conductivity, germination and
degree of insect infestation. Data were analyzed by analysis of variance and the means were
compared using the Tukey test, adopting the 5% level of significance. It was concluded that
the parameters adopted to control the aeration system had no cooling effect in the grain mass.
The temperature and relative humidity environment remained high at the time of the
experiment, between December 2010 at March 2011, limiting the operation of the aeration
system. There was a significant increase in water content and a reduction in apparent density,
electric conductivity germination and reduced values during the storage period.
Keywords: maize, storage, cooling, temperature, quality.
____________________________________________________________________________________________________
1.
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano – Campus Rio Verde. Rod. Sul Goiana, Km 01, Zona Rural,
Caixa Postal 66, Rio Verde (GO). CEP: 75901-970. *E-mail: [email protected]. Autor para correspondência.
2
Universidade de Brasília – Campus Universitário Darcy Ribeiro, Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Asa
Norte, Brasília (DF). CEP: 70910-900.
Recebido em: 28/05/2012.
Aprovado em: 27/11/2012.
Gl. Sci Technol., Rio Verde, v. 05, n. 03, p. 47–55, set/dez. 2012
48
INTRODUÇÃO
avaliaram o efeito de três estratégias de
controle de aeração, em silos metálicos
preenchidos com grãos de milho, no
desenvolvimento de S. zeamais. Estes autores
verificaram que os grãos de milho
submetidos à aeração com temperatura
inferior a 15 °C inibiu o desenvolvimento do
inseto-praga.
Lopes et al. (2008) desenvolveram
estratégias de controle para sistemas de
aeração que foram implementadas em um
software denominado AERO, o qual pode ser
configurado para manter o armazenamento
ideal dos grãos com o mínimo gasto de
energia ou priorizar o maior resfriamento da
massa dos grãos.
Assim, objetivou-se neste trabalho
avaliar duas estratégias de controle e manejo
da aeração na qualidade de grãos de milho
em protótipos de silos metálicos instalados no
município de Rio Verde – GO.
A manutenção da qualidade de grãos
armazenados depende do controle de fungos,
bactérias
e
insetos-pragas,
que
se
desenvolvem e reproduzem no meio (SUN e
WOODS, 1997). Sun e Byrne (1998)
verificaram que a redução na temperatura da
massa de grãos, para valores abaixo de 15 ºC
tem sido eficiente na prevenção do
desenvolvimento de insetos-pragas e no
controle de fungos.
Devido a mudanças climáticas, ocorre
a formação de gradientes de temperatura em
uma massa de grãos armazenada. Variações
de temperaturas 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 METODOLOGIA
(BROOKER et al., 1992; GONG et al.,
1995).
Este trabalho foi desenvolvido no
A aeração é a técnica mais utilizada Laboratório de Pós-Colheita de Produtos
para diminuir as diferenças de temperatura na Vegetais e no Laboratório de Sementes do
massa de grãos e desta forma a migração da Instituto Federal de Educação, Ciência e
umidade a migração de umidade (SAUER, Tecnologia Goiano (IF Goiano - Câmpus Rio
1992; JAYAS et al., 1995). Este processo, Verde) situados no município de Rio Verde,
além de inibir o desenvolvimento de insetos- GO, durante os meses de dezembro de 2010 e
praga e da microflora presente na massa de janeiro, fevereiro e março de 2011.
Foram utilizados grãos de milho (Zea
grãos, preserva a qualidade do produto e pode
até remover odores (NAVARRO & mays L.), com teor de água inicial de 11,4%
CALDERON, 1982; HAGSTRUM et al., (b.u.). Foi realizado o expurgo (fosfina)
desses grãos de milho antes de se iniciar o
1999; SILVA et al., 2008).
O controle da temperatura da massa experimento.
No experimento, foram utilizados
de grãos diminui o índice de insetos-praga,
proporcionando um menor uso de fumigantes protótipos de silos metálicos com capacidade
(REED et al., 2000). Cuperus et al. (1986), de para aproximadamente 131 kg de grão de
verificaram que grãos de trigo armazenados milho, de fundo plano assistido por sistema
sem aeração foram tratados duas vezes mais de aeração composto por ventilador
centrífugo de pás curvadas para frente
com fumigantes do que aqueles aerados.
Arthur et al. (2001) simularam o impulsionado por motor trifásico de 1,5 cv
desenvolvimento de Sitophilus zeamais em (1,10 kW), e diafragma para controle da
grãos de milho armazenado em silos com e entrada do ar próximo ao ventilador. O fluxo
sem sistema de aeração. Concluíram que a de ar foi de 0,67 m3 min-1 m-² de chapa
aeração reduziu drasticamente a infestação perfurada, obtido por meio da medição da
deste inseto-praga. Ileleji et al. (2007)
Estratégias de controle...
49
vazão de ar na saída do ventilador utilizandoOs protótipos de silos metálicos foram
se termoanemômetro de pás rotativas.
carregados e ficaram armazenados pelo
período de três meses (FIGURA 1).
Figura 1 - Protótipos dos silos metálicos utilizados.
Os testes foram executados de acordo
com as seguintes estratégias de controle do
sistema de aeração utilizando-se um
gerenciador automático de aeração de grãos:
- Controle de temperatura de bulbo
seco (Tbs<22 °C) e umidade relativa
(40<UR<95%);
- Controle de temperatura de bulbo
seco (Tbs<20 °C) e umidade relativa
(50<UR<80%);
- Sem aeração (Controle).
O sistema de aeração foi controlado
por um sistema eletrônico, aonde as
estratégias descritas foram inseridas. A cada
10 minutos o sistema registrava a temperatura
interna (na massa de grãos dentro dos silos) e
a temperatura e umidade relativa do
ambiente. As temperaturas foram medidas
nos silos por meio de sensores pendulares,
sendo quatro sensores em cada silo,
posicionados aleatoriamente na massa de
grão
numa
distância
de
0,3
m
horizontalmente e 0,2 m verticalmente,
perfazendo um total de 32,75 kg de grão
monitorados para cada sensor; além de 2
sensores em cada silos externamente a massa
de grão monitorando a temperatura do ar de
aeração após a entrada nos silos.
A temperatura e a umidade relativa do
ar ambiente foram registradas a cada 10
minutos por meio de um sensor termohigrômetro digital integrado, com precisão de
3%.
Para a caracterização da qualidade do
produto durante os três meses de
armazenamento, foram retiradas três amostras
aleatórias nas partes inferiores e superior de
cada célula, a cada 30 dias. O produto foi
avaliado quanto ao teor de água, massa
específica aparente, condutividade elétrica,
germinação e grau de infestação de insetospraga.
O teor de água dos grãos de milho foi
determinado por gravimetria, utilizando-se a
estufa a 103±1 °C, durante 72 horas, em três
repetições (ASAE, 2000). A massa específica
aparente expressa em kg m-3, foi
determinada, utilizando-se uma balança de
peso hectolítrico, com capacidade de um
litro.
O teste de condutividade elétrica foi
realizado nos grãos de milho, segundo
metodologia
descrita
por
Vieira
e
Krzyzanowski (1999). Foram contadas e
pesadas quatro subamostras de 50 grãos, de
cada tratamento. As amostras foram colocadas
em copos de plástico com 75 mL de água
deionizada e mantidas em uma câmara com
temperatura controlada a 25 ºC, durante 24
horas. Depois desse período, agitando-as
levemente foi efetuada a leitura da
condutividade elétrica por meio de
condutivímetro e o resultado foi expresso em
µS.cm-1.
O teste de germinação foi conduzido
com quatro subamostras de 50 sementes de
50
cada lote, em rolos de papel toalha tipo
“Germitest”,
em
germinador
tipo
“Mangelsdorf” regulado para manter a
temperatura em 25±2 ºC. A quantidade de
água adicionada foi equivalente a 2,5 vezes a
massa do substrato seco, visando o
umedecimento
adequado
e,
consequentemente, a uniformização do teste.
As avaliações foram efetuadas no 4° e 7º dia
depois da semeadura, computando-se a
porcentagem média de germinação (BRASIL,
2009).
O grau de infestação por insetos-praga
nos grãos de milho foi determinado segundo a
metodologia descrita nas Regras para Análise
de Sementes (BRASIL, 2009). Foram
utilizadas quatro repetições contendo, cada
uma, 50 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 adulto, e também, pela presença
Dez -
2010
Jan -
2011
do orifício de saída do inseto. O resultado foi
expresso em porcentagem de grãos infestados.
O experimento foi montado segundo o
esquema em parcela subdividida 3 x 4, tendo
nas parcelas as condições estratégias de
aeração (sem aeração, <22 °C e <20 ºC) e nas
subparcelas o tempo de armazenamento (0, 1,
2 e 3 meses), em delineamento inteiramente
casualizado com três repetições. Os dados
foram analisados por meio de análise de
variância, sendo as médias comparadas
utilizando-se o teste de Tukey, adotando-se o
nível de 5% de significância.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na Figura 2, estão apresentadas as
médias diárias das temperaturas da massa de
grãos de cada tratamento (condição de
aeração <20 °C e <22 °C e sem aeração) e as
condições do ar ambiente (temperatura e
umidade relativa).
Fev -
2011
Mar -
2011
Figura 2 - Valores médios das temperaturas da massa de grãos de cada tratamento (condição
de aeração <20 °C e <22 °C e sem aeração), temperatura ambiente e umidade
relativa (%).
Observa-se que houve o resfriamento
na massa de grãos em todos os tratamentos,
sendo o resfriamento da massa de grãos
proporcionado
pelo
decréscimo
na
temperatura ambiente. Silva et al. (2008)
ressaltam que a temperatura do ar ambiente
deve ser 3 °C menor do que a temperatura da
massa de grãos para que seja necessária a
aeração dos grãos armazenados. Esta
diferença
esta
relacionada
com
o
aquecimento que o ventilador proporciona ao
ar ambiente.
Durante o desenvolvimento do
trabalho, devido às condições ambientais não
estarem de acordo com o proposto para
aeração, obteve-se o registro de 33 horas de
aeração, somente no tratamento com as
condições ambiental menor que 22 °C e
umidade relativa entre 40 e 95%. Sendo
assim houve um período muito baixo de
aeração da massa de grão. Enquanto que no
outro tratamento (< 20 °C e 50 < UR < 80%)
51
não ocorreu registro de aeração em momento
algum durante o período de armazenamento.
Devilla (2004), estudando aeração com fluxo
de ar de 0,0157 m3 s-1 m-2 em milho no
município de Viçosa, verificou que foram
necessário 70 horas de aeração para que a
diferença de temperatura entre a massa de
grãos e o ambiente fosse de 3 °C.
Nota-se que a temperatura da massa
de grãos de milho que foram submetidas ao
processo de aeração controle foi menor no
início do experimento e manteve inferior a
demais estratégia de aeração durante o
período de armazenamento. Andrade et al.
(2004), estudando as propriedades térmicas
do milho, verificaram que a condutividade
térmica deste produto é baixa, dificultando o
resfriamento da massa de grãos.
Na Tabela 1, estão apresentados os
valores obtidos para o teor de água dos grãos
de milho armazenados para diferentes
estratégias
de
manejo
da
aeração.
Tabela 1 - Teor de água (% b.u.) de grãos de milho submetidos a aeração durante três meses
de armazenamento
Tratamentos
<22 °C
<20 °C
Controle
Época
Dez/10
11,44 aD
11,42 aC
11,41 aD
Jan/11
11,75 aC
11,65 aB
11,65 aC
Fev/11
12,19 aB
12,21 aA
12,07 aB
Mar/11
12,57 aA
12,26 bA
12,52 aA
*Médias seguidas pela mesma letra minúsculas na coluna e maiúsculas na linha, não diferem entre si a 5% de significância
no teste de Tukey (P<0,05).
Nota-se que o teor de água aumentou
ao longo do armazenamento para todos os
tratamentos, tendo diferença significativa em
todas as épocas de avaliação para o
tratamento <22 °C e o controle. Para o
tratamento <20 °C não houve diferença entre
os meses de fevereiro e março. Verifica-se
que não houve diferença entre os tratamentos
para os meses de dezembro, janeiro e
fevereiro. No mês de março, o tratamento 20
°C diferiu dos demais tratamentos.
Devido o milho ser um produto
higroscópico, a temperatura e umidade
relativa do ar ambiente influenciou no teor de
água do produto. Este comportamento
também foi observado por Corrêa et al.
(1998) e Palacin et al. (2006), estudando
milho pipoca e milho em espiga,
respectivamente.
Na Tabela 2, estão apresentados os
valores médios de massa específica aparente
dos grãos de milho armazenados. Nota-se
que, ao longo do armazenamento, ocorreu um
decréscimo da massa específica aparente,
para os tratamentos <22 °C e <20 °C, isso
pode ter ocorrido tanto pelo fato dos grãos de
milho ainda não terem atingido o equilíbrio
higroscópico, quanto pela intensidade de
52
chuva durante o período de desenvolvimento
do presente trabalho, mantendo assim a
umidade do ar ambiente elevada. Resultados
semelhantes foram observados para grãos de
milho pipoca (RUFFATO et al., 1999) e
(AFONSO JÚNIOR & CORRÊA, 2000) e
para grãos de feijão (RESENDE et al., 2005)
durante o processo de secagem.
Tabela 2 - Massa específica aparente (kg m-3) de grãos de milho submetidos à aeração
durante três meses de armazenamento
Tratamentos
<22 °C
<20 °C
Controle
Época
Dez/2010
778,01 aA
778,01 aA
778,01aC
Jan/2011
777,88 bA
777,41 bA
784,04 aA
Fev/2011
773,73 cB
775,11 bB
780,26 aB
Mar/2011
772,00 bC
772,79 bC
777,63 aC
* Médias seguidas pela mesma letra minúsculas na coluna e maiúsculas na linha, não diferem entre si a 5% de significância
Nota-se que a massa específica
aparente do tratamento controle diferiu dos
demais tratamentos a partir de janeiro.
Verifica-se que o controle diminuiu a sua
massa específica aparente após o mês de
janeiro e março não diferiu de dezembro,
apesar de ter uma média menor. Já os demais
tratamentos diferiram da amostra inicial a
partir do mês de fevereiro.
De acordo com Muir e White (2001),
o processo de respiração dos grãos e da
microflora durante o armazenamento é fator
determinante para a deterioração do produto
armazenado, pois parte da matéria seca é
consumida
durante
este
processo.
Adhikarinayake et al. (2006), estudando a
perca de matéria seca em arroz em casca com
temperatura, variando de 27 a 32 °C,
verificaram a perda de 2,1% da matéria seca
em sistemas de armazenamento aberto.
Na Figura 3, estão apresentados os
valores da condutividade elétrica (µS g-1).
Verifica-se que a condutividade diminuiu
durante o período de armazenamento para os
três tratamentos. Este comportamento pode
ter ocorrido em função do aumento do teor de
água dos grãos de milho.
Tabela 3 - Condutividade elétrica (µS.cm-1) de grãos de milho submetidos à aeração durante
três meses de armazenamento
Tratamentos
<22 °C
<20 °C
Controle
Época
Dez/2010
241,25 aA
241,25 aAB
241,25 aA
Jan/2011
199,00 aC
215,50 aB
220,00 aA
Fev/2011
238,00 aAB
268,25 bA
223,25 aA
Mar/2011
212,00 aBC
222,00 aB
220,00 aA
Resultados
semelhante
foram
encontrados por Andrade et al. (2003) e
Rigueira et. al. (2009), estudando milho
armazenado por 180 dias e grãos de café em
cereja descascado armazenados em diferentes
condições, verificaram que houve um
decréscimo da condutividade elétrica dos
grãos ao longo do armazenamento.
Em nenhum tratamento foi constatada
a presença de insetos-praga na massa de
grãos durante o armazenamento. Na Tabela 4,
estão apresentados os valores da germinação
53
dos grãos de milho durante os três meses de armazenamento.
Tabela 4 - Valores médios de percentual de germinação dos grãos de milho armazenados em
protótipos de silos metálicos com aeração (< 20 °C e <22 °C) e sem aeração
(controle)
Tratamentos
Meses
<22 °C
<20 °C
Controle
dez/2010
100,0
100,0
100,0
jan/2011
99,0
98,0
98,0
fev/2011
98,0
94,0
92,0
mar/2011
96,0
94,0
91,0
Médias
100 A
98,33 A
94,67 B
93,67 B
Na Tabela 4, verifica ainda que não
houve diferença na germinação entre as
estratégias de aeração. Entretanto, observa-se
que o tratamento <22 °C obteve melhor
porcentagem de germinação (96%) ao final
do período de armazenamento, entretanto
essa diferença não foi significativa. Nota-se
que com o decorrer do armazenamento e,
para todas as estratégias de aeração, ocorreu
decréscimo do potencial germinativo dos
grãos de milho (6,33 pontos percentuais), fato
esse que pode ser devido a perda de
qualidade dos grãos armazenados.
Nakagawa et al. (2009), estudando
comportamento da germinação de sementes
de guandu de duas cultivares ao longo do
armazenamento em ambiente sem controle de
temperatura e umidade, verificaram que a
germinação decresceu com o aumento do
tempo de armazenamento. Guarçoni et al.
(2001), avaliando a qualidade fisiológica das
sementes de milho durante o armazenamento,
verificaram certa tendência de decréscimo na
germinação após 90 dias de armazenamento.
a março) no município de Rio Verde – GO,
limitando o funcionamento do sistema de
aeração.
Com o aumento da umidade relativa e
decréscimo da temperatura ambiente ocorreu
a modificação do equilíbrio higroscópico do
produto, resultando em aumento do teor de
água para todos os tratamentos.
A massa específica aparente, a
germinação e a condutividade elétrica
reduziram os valores ao longo do
armazenamento.
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Artigo 05 - 529 - Estratégias de controle

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