Secagem de sementes

Edição XXIII | 03 - Mai . 2019

Silmar Teichert Peske - silmar@seednews.inf.br | Wolmer Broad Peres - wolmerbp@gmail.com

    As sementes apresentam maturação desuniforme dentro de uma mesma planta, sendo comum encontrar diferenças de umidade superior a 30 pontos percentuais entre as sementes. Isto principalmente para sementes de soja e arroz, entretanto em menor grandeza também para sementes de milho, trigo, entre outras.

    Esta desuniformidade de maturação, em conjunto com alta umidade (chuva e orvalho) e temperatura do ar, são as principais razões da necessidade de realizar a colheita das sementes, assim que possível, e realizar a secagem artificial.  No caso de milho, a colheita é realizada em espiga, sendo possível colher praticamente no ponto de maturidade fisiológica (PMF); no entanto para muitas outras espécies, como soja, arroz e trigo, a colheita é realizada debulhando as sementes algum tempo após alcançarem o PMF. No caso de soja e trigo, recomenda-se começar a colheita quando as sementes estiverem com umidade ao redor de 18-20%, enquanto para arroz a umidade deve estar entre 20-24%.


    Capacidade de secagem

    A secagem envolve gestão de processos e equipamentos dentro de uma empresa de sementes, sendo influenciada principalmente pela espécie e método de secagem. Para sementes de milho e arroz pode-se considerar que a capacidade de secagem deve ser calculada para 100% da produção, enquanto para soja e trigo, dependendo da região de produção, a capacidade de secagem recomendável situa-se entre 40 a 70% do material a ser colhido.

    Utilizando sementes de soja como exemplo e considerando uma colheita de 32.000 t durante um período de 45 dias, em que 60% do material deverá ser seco, tem-se que a capacidade de secagem deverá ser de 427t/dia (32.000 x 0,6 = 19.200t, que divididas por 45 dias = 427t/dia). É recomendável aumentar esta capacidade de secagem em 10-20% como fator de risco, pois a maturação é um processo biológico, podendo acelerar em determinadas circunstâncias.

    O número de secadores, para atender a capacidade diária de secagem, irá depender do método de secagem e do tamanho do secador.  O método estacionário de secar as sementes apresenta uma velocidade de secagem de 0,3-0,4%/h, enquanto o método intermitente possui uma velocidade de secagem de 1,0-1,5%/h. No caso de sementes de soja, os secadores são projetados para secarem 1,0%/h, enquanto para arroz 1,5%/h.

    Assim, para sementes de soja, considerando secador intermitente com capacidade estática de 30t e realizando a secagem de 3 cargas/dia, o número para atender as 470t/dia (427 + 10%) será de 470 divididos por 90, o que resulta em seis secadores.  Considerou-se apenas três cargas por dia, pois perde-se algum tempo para carregar e descarregar o secador. Outro aspecto a considerar é que os produtores de sementes trabalham geralmente com mais de 10 cultivares, fazendo com que o uso de secadores de menor porte facilite o processo de manter as sementes segregadas por cultivar. 

    No caso de milho colhido em espiga, utiliza-se secador estacionário especial, em que o ar pode entrar tanto por cima como por baixo da camada de sementes (4-5m), apresentando uma velocidade de secagem de 0,2-03%/h. É normal uma carga de sementes de milho em espiga demorar 3-4 dias para secar.




    Velocidade ou taxa

    A secagem é função da velocidade do ar que passa pelas sementes e da umidade relativa do ar. Para isso, utiliza-se um ventilador para fornecer o adequado ar de secagem e, para diminuir a umidade relativa do ar (UR) costuma-se aumentar a temperatura do ar.

    A velocidade do ar, nos secadores intermitentes, é superior a 50m3/min/t, alcançando uma velocidade tal que é próxima ao ponto em que as sementes possam ser carregadas pelo ar. Já a UR do ar de secagem é geralmente inferior a 10%, pois o ar é aquecido normalmente de 20-30oC para 60oC. Para cada 1oC que se aumenta a temperatura, diminui-se a UR em 2-4% (há cartas psicométricas para consulta sobre as propriedades físicas do ar e suas relações).  Com estas características físicas do ar remove-se pelo menos 1pp/h da umidade das sementes.

    Em relação aos secadores estacionários, o fluxo de ar é ao redor de 30m3/min/t e UR entre 40 e 70%. Pode-se observar que neste tipo de secador a referência é a UR e não a temperatura, pois como as sementes secam por camadas, estas irão secar até entrar em equilíbrio higroscópico com a UR (razão pela qual a UR não pode ser inferior a 40%). 

    Desta maneira, como a UR utilizada nos secadores estacionários é superior à utilizada nos secadores intermitentes e a velocidade do ar menor, se explica que neste método de secagem a velocidade da retirada de água é menor (0,3-0,4%/h).

    Enfatiza-se que, para efeito de velocidade de secagem, a unidade de pontos percentuais de umidade por hora seja mais adequada para determinar a capacidade de secagem de um secador, do que toneladas de sementes secas por hora. Para isso, vamos utilizar como exemplo um secador intermitente, para soja, com capacidade estática de 60t. Situação 1: Seca 4t/h de 18 para 12% de umidade das sementes, Situação 2: seca 1%/h. Qual das duas situações possui maior capacidade de secagem? Na situação 1 serão necessárias 15 horas para secar uma carga do secador, enquanto na situação 2 serão necessárias 6 horas, possuindo assim maior velocidade de secagem. 

    A taxa de secagem é o quociente entre a quantidade de massa de água retirada da semente sobre o tempo necessário para que isto ocorra.

    A taxa de secagem depende da umidade inicial da semente, da capacidade e da quantidade de ar de secagem, do método de secagem, do tipo de secador, das características da semente, e da quantidade e da profundidade da massa de sementes que o ar deverá atravessar.

    A velocidade de secagem em sementes é de fundamental importância para que não ocorra principalmente: 1- aceleração do processo deteriorativo das sementes; 2- desenvolvimento de microorganismos; e 3- tensões excessivas que provoquem fissuras por gradientes de umidade ou térmico nas sementes.


    Danos durante a secagem

    O aumento da velocidade de remoção de água, ocasionado pelo emprego de elevadas temperaturas do ar de secagem, exerce maior influência sobre o aumento de danos nas sementes do que a movimentação mecânica das sementes durante a secagem.

    No decorrer da secagem as sementes ficam sujeitas a vários esforços, como contrações e expansões, devidos aos gradientes de temperatura a que são submetidas.


    Paradoxos da secagem

    A secagem das sementes é um processo físico que se domina, entretanto há várias ocasiões em que a operação não é eficiente por algum motivo. A seguir serão abordados alguns aspectos:

    1 - Secar de dia e secar de noite – Utilizando uma mesma velocidade do ar e uma mesma UR, a velocidade de secagem de dia e de noite são similares. Durante o dia, a temperatura, por exemplo, é aumentada 30oC para 60oC, obtendo-se uma UR de 10%, enquanto de noite a temperatura é aumentada de 20oC para 60oC, obtendo-se também uma UR de 10%. Como o ventilador é o mesmo, a velocidade de secagem será similar; o que se modifica é o consumo de energia para aquecer o ar, o qual à noite é maior devido a maior diferença entre a temperatura ambiental e a de secagem. 

    2 - Temperatura do ar e temperatura da semente – Costuma-se normalmente aquecer o ar para diminuir a UR, entretanto isto pode, em condições extremas, afetar a qualidade das sementes. Ocorre que, nos secadores intermitentes, as sementes no processo de secagem estão em movimento e passam curtos períodos de exposição ao ar quente. Assim, a temperatura do ar de secagem é geralmente de 10 a 30oC superior à da semente, sendo normal o ar de secagem estar a 60oC e a temperatura da semente em 38oC no final do processo de secagem, no qual a semente está com 14-15% de umidade. 

    Recomenda-se verificar a temperatura das sementes coletadas, em uma caixa de isopor, no ponto mais quente do secador. O termômetro colocado na câmara de secagem do secador irá medir a maior temperatura, que neste caso é a temperatura do ar.


A taxa de secagem é o quociente entre a quantidade de massa de água retirada da semente sobre o tempo necessário para que isto ocorra. Por ex.: 1pp/h


    Nos secadores estacionários, a temperatura da semente é, em geral, de 3 a 6oC inferior à do ar de secagem, isto devido a semente estar permanentemente exposta ao ar de secagem. Entretanto, como neste método de secagem a UR mínima é de 40%, a necessidade de se aumentar a temperatura do ar para diminuir a UR é de no máximo 5-10oC.  

    3 - Aquecimento do ar – Em geral, a empresa que fornece o secador é diferente daquela que fornece ou executa a fornalha (fonte de calor); assim, cuidados devem ser tomados para que o ar não seja estrangulado para facilitar o seu aquecimento.  Para ilustrar, aquecer um fluxo de ar de 50m3/min/t requer um consumo de energia superior do que um fluxo de 30m3/min/t. Desse modo, para que a fornalha não seja muito grande, costuma-se aumentar normalmente a temperatura do ar da fornalha para mais de 80oC e após misturar com ar frio para a temperatura desejada do ar de secagem (55-60oC).   

    É comum observar-se em secadores intermitentes as aberturas da entrada de ar frio fechadas, o que facilita o aquecimento do ar de secagem, entretanto como reduz o fluxo de ar que passa pelas sementes, diminui o desempenho do secador de forma acentuada (normalmente 40%).  

    4 - Demora de secagem – Sementes de soja e trigo com 18-20% de umidade, arroz com 20-24% e milho em espiga com 30-35% de umidade apresentam um alto metabolismo, devendo o processo de secagem começar num período máximo de espera de até 20 horas após a colheita.

    Um teste simples para verificar os efeitos da demora, para o início da secagem, é colocar a mão uns 30 cm dentro da massa de sementes, e caso esta estiver quente é sinal que as sementes estão muito tempo aguardando o início da secagem e sua qualidade fisiológica já foi afetada.  

    Quando se diz que a semente de soja está com 18-20% de umidade, significa que isso é uma média, encontrando-se sementes desde 12% de umidade até aquelas com mais de 50%, que não alcançaram o PMF. Estas sementes muito úmidas, por apresentarem um tamanho muito superior às outras, são removidas no processo de pré-limpeza, o que facilita a secagem.


    5 - Fonte de calor – Várias são as fontes de energia que podem ser utilizadas para aquecer o ar de secagem, sendo todas elas adequadas para semente. Assim, é um item de gestão, conveniência e oportunidade o uso de uma ou outra fonte. Algumas fontes de calor são mais fáceis de controlar do que outras, entretanto isto pode ser superado pelas ferramentas de controle hoje disponíveis, como a automação de processos.

    6 - Controles – Os principais controles no processo de secagem nos secadores intermitentes são a temperatura do ar de secagem e a umidade das sementes. Em relação à temperatura do ar, é recomendável iniciar com uma temperatura mais baixa para aumentar após 1-2 horas de secagem. Isto devido às sementes com alta umidade secarem mais facilmente e as de menor umidade não serem afetadas por temperaturas do ar mais altas. Quanto mais secas, maior pode ser a temperatura do ar de secagem. No caso de arroz, recomenda-se, no final da secagem, utilizar na última volta das sementes pelo secador temperatura mais baixa para esfriar as sementes, evitando assim o risco de fissuras nas mesmas. 

    Nos secadores estacionários os controles são UR do ar de secagem e umidade das sementes. No início da secagem pode-se utilizar UR inferior a 40%, entretanto assim que a primeira camada (20-30 cm) alcançar a umidade de 13-14% a UR deve ser aumentada para 40%, para evitar a super secagem das sementes nas camadas inferiores do secador (no caso dos de fundo falso perfurado) ou da camada que estiver junto ao tubo central perfurado (no caso dos secadores com distribuição radial do ar). A secagem será terminada quando a camada superior ou a que estiver na borda do secador com distribuição radial do ar estiver seca.


    Comentário final

    A secagem das sementes é essencial para as empresas de sementes, considerando que necessitam colocar no mercado lotes de alta qualidade e em quantidade, para manterem-se competitivas. Pouca quantidade de sementes de alta qualidade não é suficiente para manterem-se no mercado. Assim, a secagem das sementes entra no contexto da quantidade com qualidade. 

    Há no mercado vários tipos de secadores que utilizam diferentes métodos de secagem, entretanto podem ser divididos entre intermitentes, contínuos e estacionários, com base na movimentação das sementes no secador. A princípio, todos os secadores podem ser utilizados para semente, obedecendo-se os devidos ajustes de temperatura e UR. Entretanto, sabe-se que há diferenças entre secadores quando se analisa eficiência energética, potência instalada, construção, operação e limpeza, poluição e assistência técnica.

    Enfatiza-se que o prioritário é minimizar a deterioração de campo, colhendo as sementes assim que possível e realizar a secagem artificial. Isto é o ótimo, ficando em segundo plano os outros aspectos não envolvidos com a qualidade fisiológica das sementes. Pode ocorrer que um tipo de secador seja menos eficiente que outro, entretanto, mesmo assim, deve-se ter em mente que o mais importante é tirar a semente da lavoura o quanto antes e, se necessário, realizar a secagem artificial com o que se tiver disponível.


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