Precedente - Siguiente
Indice
- Precedente - Siguiente
El secado es un proceso de gran importancia en la cadena de producción de alimentos, ya que el contenido de humedad es, sin duda, la característica más importante para determinar si el grano corre el riesgo de deteriorarse durante el almacenamiento. El secado se realiza para inhibir la germinación de las semillas, reducir el contenido de humedad de los granos hasta un nivel que impida el crecimiento de los hongos, y evitar las reacciones de deterioración (figura 1). Una definición clara y completa de lo que es el secado puede ser la siguiente: "es el método universal de acondicionar los granos por medio de la eliminación del agua hasta un nivel que permita su equilibrio con el aire ambiente, de tal forma que preserve su aspecto, sus características de alimentos, su calidad nutritiva y la viabilidad de la semilla".
Figura 1. Etapas entre la producción de granos y el almacenamiento.
Con los métodos tradicionales de producción de granos de los pequeños agricultores se producen considerables pérdidas antes y durante el almacenamiento. Una de las principales fuentes de pérdidas es la falta de un secado adecuado, ya que la mayoría los agricultores deja secar sus productos en el campo, expuestos a la intemperie y sujetos al ataque de insectos. A pesar de las pérdidas, los pequeños agricultores continúan empleando este método por su bajo costo y también debido al desconocimiento de otras técnicas.
Los granos tienen su máximo contenido de materia seca al llegar a la maduración, por lo que es conveniente cosecharlos en ese momento para así obtener el máximo rendimiento de ta producción. Sin embargo y por varias razones, el alto contenido de humedad de los granos limita su cosecha y hay que mantenerlos en el campo hasta que el contenido de humedad permita su cosecha o hasta que alcancen un contenido de humedad apropiado para su almacenamiento.
Se recomienda cosechar los granos húmedos tan pronto como sea posible y después secarlos, con los siguientes objetivos: obtención de un mayor porcentaje de materia seca, menores pérdidas debidas al ataque de depredadores, mayor porcentaje de vigor y germinación, menor contaminación e infestación de los productos en el campo (buena calidad para el almacenamiento) y otros más. En la mayoría de los países de América Latina, el contenido de humedad de los granos para un almacenamiento seguro comprende un rango de 11 a 13 por ciento, base húmeda, para los principales tipos de granos.
Un sistema de secado-almacenamiento de granos exige una inversión considerable de dinero. En la adquisición o construcción de un sistema para el secado y almacenamiento de granos, a nivel rural, se debe considerar la capacitación y el entrenamiento del agricultor, con el fin de utilizar al máximo los beneficios que le pueden ofrecer las nuevas tecnologías.
Además de conocer las características de la estructura del sistema de secado-almacenamiento, es necesario que el agricultor esté consciente de que su poder de negociación aumenta durante la comercialización si puede entregar granos de mejor calidad y en el momento oportuno. La explicación correcta de ese poder de negociación permite al agricultor incrementar las ganancias y, por consiguiente, pone a su disposición mayores recursos para mejorar su producción y su nivel de vida.
Con el fin de que las tecnologías y equipos de secado sean económicamente viables, deben estar de acuerdo con el nivel de la producción. Hay tecnologías y equipos que se adaptan a diferentes condiciones de la producción de granos, pero hay otros que han sido diseñados para condiciones muy específicas. En general, mientras mayor cantidad de productos se procesen, mejor tratamiento podrán recibir, ya que se podrá invertir más en los equipos y sistemas. En los procesos de secado artificial, el secado se realiza con equipos en los que el movimiento del aire se efectúa por medio de ventiladores o sea por convección forzada. La falta de energía eléctrica para accionar los ventiladores es uno de los mayores obstáculos en la introducción de sistemas de secado-almacenamiento en el medio rural de los países en desarrollo.
Los procesos de secado-almacenamiento dependen, en general, de las condiciones del medio ambiente. Muchos de los parámetros de estos dos procesos fueron establecidos para climas templados, ya que fueron desarrollados en Estados Unidos y Europa, por lo que no son recomendables para condiciones tropicales. Por lo tanto, es necesario adaptar las tecnologías desarrolladas en países con características climáticas diferentes a las condiciones de producción, economía, aspectos sociales y tecnológicos de los países latinoamericanos. Esto quiere decir, por ejemplo, que rara vez un equipo diseñado en los países desarrollados tendrá buen rendimiento en un país tropical. Por lo tanto, es de primordial importancia seleccionar cuidadosamente las tecnologías que van a ser recomendadas, tomando en consideración su costo inicial, su operación y el rendimiento.
La adaptación debe incluir la adecuación de los parámetros del secado-almacenamiento, los materiales utilizados en la construcción de equipos y edificios, como asimismo de las políticas de almacenamiento que deben atender las necesidades específicas de cada país. Una alternativa que debe ser considerada por los países que son deficientes en su capacidad de almacenaje es la implantación de un programa de almacenamiento de granos a nivel rural, lo que traería los siguientes beneficios.
Antes de recomendar la construcción de un número considerable de unidades de secado y almacenamiento en regiones rurales, es necesario realizar un estudio económico y financiero para conocer si el valor agregado de la producción, o sea, el mayor precio que ese grano va a obtener (probablemente, pero no siempre) en el mercado, paga las inversiones y hace rentable la construcción. Existen casos en que los canales y formas de mercadeo no establecen precios diferenciales para el grano seco y de mejor calidad, como por ejemplo cuando la cosecha es comprada por intermediarios y procesadores a quienes no les interesa que el grano esté seco.
Hay varios sistemas de secado-almacenamiento que se pueden construir con materiales simples, siguiendo las recomendaciones de construcción y manejo de la información moderna sobre procesamiento de granos. A continuación, se presentan algunas tecnologías para el secado de granos que incluyen su uso, tamaño, manejo, materiales y pasos para su construcción.
El secado de granos frecuentemente es el eje del proceso integral de cosecha-secadoalmacenamiento. El método de secado generalmente es el principal factor que determina la selección de otros componentes del sistema de manejo de granos. En los paises en desarrollo, los métodos disponibles para secar los productos agrícolas a nivel del agricultor están limitados, la mayoría de las veces, al uso de una combinación de radiación solar y el movimiento natural del aire ambiente: o sea, el secado natural. Otros métodos de secado son, en cierto modo, complejos y requieren de una mayor experiencia y esfuerzo de parte del agricultor; éstos corresponden al secado artificial.
Los métodos para el secado artificial de granos se dividen, de una manera general, en dos clases principales: aquélla en la que el grano se seca por lotes y aquélla en que el grano se seca por medio de un flujo continuo. Los métodos de secado se deben elegir en función del clima, economía y circunstancias sociales bajo los cuales van a ser empleados. Esto es especialmente importante cuando existen métodos que ya han sido empleados desde hace mucho tiempo por los agricultores de una comunidad. Los métodos alternativos no pueden ser recomendados sin una investigación previa de todas las posibles consecuencias, ya sea positivas o negativas, para los agricultores.
Se entiende por secado natural aquél en que el movimiento del aire de secado se debe a la acción de los vientos, y la energía para evaporar la humedad proviene de la capacidad de secado del aire y de la incidencia directa de la energía solar (figura 2). El secado natural en el campo se realiza directamente en la planta y después de la cosecha, cuando se colocan las espigas y mazorcas en montones, pilas, manojos o hileras que se dejan secar al sol. Para reducir el tiempo de secado es común construir patios de secado o secadores simples que aprovechan la acción del viento y la energía solar. Este método de secado es muy utilizado por la mayoría de los agricultores de los países en vías de desarrollo, a voces por desconocimiento de técnicas más modernas y porque las condiciones climáticas permiten su uso a un costo muy reducido. Otra gran limitante para el uso de tecnologías más elaboradas lo constituye el nivel de inversiones que se requiere y que, por lo general, se encuentran muy por encima de las posibilidades de muchos productores rurales.
Figura 2. Diversas formas de secado natural, de uso común en el medio rural.
Existen algunas estructuras simples para el secado natural de granos, cuyo uso ha sido comprobado en algunas regiones de América Latina. Su utilización depende, en general, del clima del lugar y tienen en común que son simples y fáciles de construir; su costo es bajo y los materiales de construcción se encuentran fácilmente en la localidad.
Secado en patios
El patio es un piso de ladrillos, de hormigón o de tierra compactada que se construye en un lugar plano y asoleado. Cuando es de ladrillos, se cubre con una mezcla de cemento y arena, y en sus bordes se construye un pequeño muro de 10 centímetros de alto. El piso de los patios debe tener una inclinación mínima de 1,5 por ciento para facilitar el deslizamiento de las aguas de lluvia (figura 3). El secado en patios es un proceso natural, que consiste en esparcir el producto sobre un piso, en capas generalmente de menos de 10 centímetros de espesor. El secado se realiza por la acción del viento y la energía solar que incide sobre la superficie de los granos; por ello es necesario mezclar frecuentemente el producto para que el secado sea homogéneo. El uso de patios para el secado de granos está muy difundido, debido a la simplicidad de su construcción y operación, al bajo costo inicial y a su versatilidad, ya que pueden ser secados casi todos los tipos de granos.
Figura 3. Patio para el secado de granos.
Inconvenientes. Las principales objeciones para la utilización de esta técnica son: baja capacidad de secado por unidad de área; dependencia de las condiciones climáticas; necesidad de mano de obra para la operación; y necesidad de utilizar grandes superficies de secado, en comparación con otras técnicas más sofisticadas que requieren menos espacio. Por esta razón, el uso de los patios de secado se limita a propiedades con bajos volúmenes de producción.
Dimensiones. El área de un patio de secado se calcula en base a la producción media esperada, tiempo aproximado de secado, días destinados a la cosecha y espesor de la capa de granos que se esparce sobre el patio. La siguiente fórmula se puede emplear para calcular el área de secado, considerando que la capa de granos tendrá 5 centímetros de espesor:
A = área del patio en metros cuadrados
P = producción media de la cosecha en metros cúbicos
T = tiempo medio de secado en la región, expresado en días
N = número de días en que se realiza la cosecha
Ejemplo. Calcular el área de un patio de secado para una producción de 5 metros cúbicos de arroz en cascarilla, considerando que el tiempo medio para el secado del arroz en la región es de dos días, que la cosecha se realiza en 10 días y que la capa que se esparce en el piso tiene S centímetros de espesor.
Solución:
Manejo del secado en patios. El manejo del secado en patios es simple, dependiendo del producto que se va a secar. Se pueden secar productos a granel, espigas, mazorcas, y productos que aún no han sido separados de la planta. Para secar los productos que todavía están en la planta, como frijol, maní (cacahuate) etc., el espesor de la capa debe ser de aproximadamente 20 centímetros y se debe mezclar periódicamente el producto para que el secado sea uniforme. En el caso del frijol, cuando el contenido de humedad del grano lo permite, se desgrana y se termina de secar en una capa de 5 centímetros de espesor. Las vainas del maní se separan de las ramas tan pronto como sea posible, completando el secado de las vainas en el piso.
Para secar el grano de arroz con cáscara, se esparce en el patio una capa de hasta 10 centímetros de espesor, después se nivela y se mezcla varias veces con un instrumento semejante a un rastrillo. Con posterioridad, la masa de granos se divide en hileras anchas y profundas, que permiten que las capas de abajo pasen a la parte superior y viceversa. Después, estas hileras se deshacen y se esparce nuevamente el grano, repitiendo este ciclo hasta que el arroz esté seco. Para obtener un arroz de mejor calidad, con más granos enteros, se recomienda secar en varias etapas. En la primera etapa, cuando el contenido de humedad llega al 16 por ciento, se amontona y se cubre con lonas y se deja reposar por 3 a 4 horas. Después de este reposo, el arroz se esparce nuevamente y se completa el secado hasta que su contenido de humedad sea de más o menos 12 6 13 por ciento.
El secado del café recién cosechado se inicia esparciendo el producto en una capa delgada, de 3 ó 4 centímetros de espesor, y revolviéndolo frecuentemente porque su contenido de humedad es de aproximadamente 60 a 70 por ciento. Mientras el producto tenga una humedad superior al 35 por ciento, no se amontona ni se cubre durante la noche; cuando va perdiendo humedad, puede aumentarse el espesor de la capa. Al atardecer, el café se amontona y se cubre con una tela o lona de plástico. El período total de secado varía de 12 a 20 días, dependiendo de las condiciones climáticas del lugar.
Materiales necesarios. Para un patio de 10 m x 10 m, o sea, 100 m², con capacidad para 5 m³ de granos esparcidos en una capa de S centímetros de espesor, se necesitan los siguientes materiales:
Construcción (figura 4). Elija el lugar para construir el patio de secado, de preferencia en un área plana y sin sombra durante todo el día. A continuación:
Secador solar rotativo
El secador solar rotativo consta de una caja de madera con el frente y el fondo de tela de alambre. La caja tiene un eje central, que es un tubo de hierro galvanizado de 3/4 de pulgada, que se apoya en dos pequeños pilares de madera, que permiten la rotación. El secador es de inclinación variable, y su eje de rotación está alineado en la dirección norte-sur. La inclinación debe acompañar los movimientos del sol para aprovechar mejor la energía solar, por lo que el secador se debe mover de posición varias veces durante el día (figura 5).
Las variables que influyen en el proceso de secado, en el secador rotativo, son las mismas que en el secado de patios. La diferencia principal radica en que los secadores rotativos, además de aprovechar mejor la energía solar, aprovechan también la acción del viento. El secador solar rotativo es una opción para el secado de granos a nivel del pequeño agricultor y puede sustituir totalmente el uso de los patios.
Figura 4. Construcción del patio de secado.
El secador solar rotativo puede ser utilizado para todo tipo de granos; sin embargo, se debe tener cuidado de que los orificios de la malla de alambre que se utiliza en su construcción sean lo suficientemente pequeños para evitar la salida del producto que va a secarse.
Dimensiones. La dimensión básica de la caja del secador solar rotativo es de 1,20 metros de ancho por 1,20 m de alto y 0,15 m de espesor. En un secador de este tamaño caben aproximadamente 200 litros de granos (100 kg - 150 kg de maíz desgranado). La cantidad de secadores rotativos que son necesarios para una propiedad agrícola se calcula de acuerdo con la producción media, el tiempo medio de secado y el número de días que se requieren para la cosecha (figura 6).
La siguiente fórmula puede emplearse para calcular el número de secadores solares rotativos de 1,20 x 1,20 x 0,15 m:
Donde:
n = número de secadores rotativos de 1,20 x 1,20 x 0,15 m
P = producción media de la cosecha, en metros cúbicos
T = tiempo medio de secado en la región, en días
N = número de días de cosecha.
Ejemplo. Calcule el número de secadores rotativos para una producción de 5 metros cúbicos de arroz con cáscara (aproximadamente de 2.500 - 2.800 kg) siendo el tiempo medio de secado del arroz en la región de dos días y 10 el número de días de cosecha.
Solución:
Figura 6. Dimensiones del secador solar rotativo.
Durante el secado del café con secador rotativo, el volumen del café disminuye dentro del secador ya que los granos se marchitan. Según trabajos realizados en la Universidad Federal de Viçosa, el volumen del café disminuye hasta un 40 por ciento después de cinco días de secado. Cuando esto sucede, el café de un secador se transfiere a otro para completar su volumen y el que queda vacío se carga nuevamente con caté recién cosechado. En promedio se requieren 13 días de secado para que la humedad del café pase del 60 por ciento (cosecha) al 13 por ciento (almacenaje), por lo que cada secador estará ocupado durante 13 días; después de este tiempo, el secador se vacía y empieza el proceso de secado de otro lote.
El número total de secadores se puede determinar a través de la siguiente fórmula:
Donde:
n = número total de secadores solares rotativos
nd = número de secadores usados en cada día
Ejemplo. ¿Cuál es el número total de secadores solares rotativos (1,20 x 1,20 x 0,15 metros) cuando se cosechan 600 litros (0,60 metros cúbicos) de café por día?
Solución. Para 600 litros por día son necesarios tres secadores de 1,20 x 1,20 x 0,15 metros (cada secador puede cargar 200 litros); entonces:
Donde:
n = 31 secadores solares rotativos
Manejo del secador solar rotativo (figuras 7, 8 y 9). Los granos húmedos se colocan en el secador solar rotativo por medio de un embudo. Los secadores deben colocarse en dirección norte-sur y cambiar su posición cuatro veces al día, como se muestra en las figuras 7 y 8. Antes de poner el secador en la posición indicada, el producto tiene que homogeneizarse por medio de 8 a 10 rotaciones del secador. Este procedimiento se debe llevar a cabo durante el día, siempre que se cambie la posición de los secadores. Durante la noche hay que cubrir el secador con una lona de plástico para impedir el rehumedecimiento del grano y protegerlo de las lluvias.
Cuando los granos tienen un contenido de humedad del 13 por ciento aproximadamente se descargan los secadores, ya que el producto está listo para ser almacenado.
Figura 7. Vista general de los secadores solares rotativos.
Figura 8. Posición de los secadores rotativos durante el día.
Figura 9. Sistema de carga de los secadores solares rotativos.
Materiales para el secador solar rotativo. Para un secador solar rotativo de 1,20 x 1,20 x 0,15 m, con capacidad para 200 litros, son necesarios los siguientes materiales:
Construcción (figura 10).
Figura 10. Construcción del secador solar rotativo.
Para el secado artificial de granos existen básicamente dos métodos: uno que emplea altas temperaturas (entre 45 y 120 C, o más en algunos casos) y el otro, que emplea bajas temperaturas. El secado a bajas temperaturas (con o sin calentamiento suplementario del aire de secado) es un proceso de gran eficiencia energética, con el cual se obtiene un producto final de óptima calidad cuando se realiza en forma adecuada, ya que la temperatura sólo se incrementa unos pocos grados más arriba de la temperatura ambiente (1 -5 C).
El principal problema que se presenta en el secado de granos a bajas temperaturas lo constituye el peligro de deterioración del producto debido al largo tiempo que se requiere para el secado. El secado artificial con altas temperaturas es más rápido; sin embargo, la eficiencia energética es menor.
Los sistemas para el secado artificial de granos están constituidos por un ventilador que mueve el aire y que lo fuerza a pasar por la masa de granos, una cámara para contener el grano y un quemador que permite aumentar la temperatura del aire de secado. Cuando el grano se va a secar en flujos continuos, los secadores requieren equipos especiales para llenarlos con granos húmedos y para vaciarlos cuando los granos están secos. En los secadores estacionarios o por lotes, el grano se retira del secador después que se ha secado y enfriado. Cuando el secado se realiza a bajas temperatura, el grano puede ser almacenado en el lugar del secado.
