Material Experimental

Foram utilizadas amostras, em casca, de arroz (Orysa sativa L.) irrigado, do cultivar BR-IRGA 410, safra 1998/99, produzidas na região sul do Rio Grande do Sul, pelas empresas EMBRAPA e JOSAPAR.

A colheita foi realizada com colhedora automotriz, de ceifa e trilha, na umidade próxima aos 20%, seguida de uma pré-limpeza no próprio local de produção, em máquina industrial de ar e peneiras planas.

Ao chegarem no laboratório, antes da secagem, os grãos eram submetidos a uma segunda operação de pré-limpeza, mais rigorosa, em modelo piloto de máquina de ar e peneiras cilíndricas, reduzindo os teores de impurezas e/ou matérias estranhas até valores menores do que 1%, para que esse parâmetro não interferisse nos resultados das operações de secagem. Todas as operações de pós-colheita foram executadas nos Laboratórios de Grãos, de Análise e de Fitopatologia de Sementes da Faculdade de Agronomia “Eliseu Maciel”, da Universidade Federal de Pelotas.

3.2. Métodos

No Laboratório de Grãos, as operações unitárias realizadas na matéria-prima seguiram o roteiro constante do fluxograma apresentado na Figura 1.

FIGURA 1 – Fluxograma de operações.

3.2.1. Pré-limpeza

Conforme consta no item 3.1, o processo de separação das impurezas e/ou matérias estranhas dos grãos, após a pré-limpeza industrial em máquinas de ar e peneiras planas, nas próprias unidades de produção. No laboratório, era realizada uma operação complementar em máquinas pilotos de ar e peneiras cilíndricas.

3.2.2. Secagens

Ao chegarem ao Laboratório de Grãos e após a pré-limpeza complementar, o arroz era imediatamente submetido à secagem com ar forçado, em quatro tratamentos: a) estacionária, com ar sem aquecimento; b) estacionária, com ar aquecido a 40+10ºC; c) intermitente, com ar aquecido a temperatura constante de 90+10ºC; d) intermitente, com ar aquecido a temperaturas crescentes de 70+10ºC, 90+10ºC e 110+10ºC, todos em três repetições. Colheita Umidade ~ 20% Pré-limpeza Secagem Estacionária Secagem Intermitente Temperatura Constante 90+10ºC Temperaturas Crescentes (70; 90; 110)+10ºC Sem aquecimento (ar ambiente) Aquecido 40+10ºC

3.2.2.1. Secagem estacionária

Foram utilizadas amostras de 51kg de arroz natural, com casca, em silos- secadores estacionários de laboratório, modelo Vitória Piloto, com fundo em tela plana perfurada e plenum, com injeção de ar por insuflação, através de ventiladores axiais de baixíssimas pressão e vazão (da ordem de 62,7m3.h-1). A vazão específica era da ordem de 13,44m3 de ar.min-1.m-3 de grão.

Cada silo tem capacidade de 0,40m3, com 920mm de diâmetro da base e 900mm de altura, dotado de redutor metálico opcional e removível, com 300mm de diâmetro e 800mm de altura, que foi utilizado para adequar a resistência à passagem do ar pela coluna de grãos. Na secagem com ar aquecido, o sistema de aquecimento e o esquema do sistema elétrico eram semelhantes aos do secador intermitente. As quatro resistências elétricas monofásicas e de 700W cada uma, estavam instaladas na entrada do plenum. Também, eram comandadas por termostato de acionamento automático com precisão +5ºC. Uma resistência permanecia sempre ligada durante as secagens para evitar choque térmico nos grãos a cada vez que o termostato desligasse as demais.

O consumo de energia era medido através de um medidor de potência, instalado antes do termostato e dos ventiladores dos silos, com precisão de +0,1W. A potência demandada por cada silo-secador foi determinada por diferença, deixando-se apenas um dos silos sem aquecimento carregado e ligado por oito horas consecutivas, determinando-se, assim o consumo do tratamento sem aquecimento e, por diferença, o consumo ocorrido no tratamento com ar aquecido.

No sistema estacionário, os grãos foram submetidos a secagem em duas condições de temperatura: a) ar com aquecimento, em que foram submetidos à passagem forçada de ar aquecido a 40+5ºC, até que a umidade fosse reduzida para próximo de 13%; b) com ar não aquecido, em operação análoga a da com ar aquecido, mas com as resistências desligadas.

Durante as secagens eram feitas medições em intervalos de uma hora no tratamento com ar aquecido e de duas no com ar sem aquecimento. Em ambos os casos, os pontos de amostragem correspondiam a três alturas na coluna de grãos: P1 – inferior (a 10cm do fundo perfurado), P2 – intermediário (a 40cm do fundo perfurado) e P3 – superior (a 70cm do fundo perfurado).

Eram medidas a energia consumida, as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido do ar ambiente, a temperatura de bulbo seco do ar de secagem, a umidade e a temperatura da massa de grãos. Para as medições das temperaturas do ar ambiente e do ar aquecido eram utilizados os mesmos psicrômetros e termômetros das secagens intermitentes

3.2.2.2. Secagem intermitente

Foram utilizadas amostras de 51kg de arroz natural, com casca, num secador intermitente de testes, modelo Vitória Piloto, com capacidade de 0,03m3 na câmara de secagem, de 0,11m3 na câmara de equalização e de 0,27m3.h-1 no elevador.

O ar era aquecido pela passagem através de quatro resistências elétricas monofásicas de 700W cada uma, instaladas na entrada de ar da câmara de secagem, das quais três eram comandadas por termostato de acionamento automático, com precisão de +5ºC. Uma das resistências permanecia sempre ligada durante as secagens, para evitar choque térmico nos grãos a cada vez que o termostato desligasse as demais. A movimentação mecânica do equipamento ocorreu por contra-marcha, através de um conjunto de polias e correias acionado por um único motor elétrico monofásico de 0,5cv para ventilador e elevador.

Os grãos foram submetidos à secagem com ar aquecido em duas condições de temperatura: a) em temperatura constante, onde o termostato era regulado para o ar atingir uma temperatura de 90+10ºC e permanecia nesta condição até os grãos atingirem cerca de 13,5% de umidade. Após esta etapa da secagem, o termostato era regulado para 35+10ºC, com os grãos recirculando nesta condição por mais trinta minutos, quando a umidade atingia cerca de 13%; b) em temperatura crescente, num manejo de temperatura em que, na primeira hora, o termostato era regulado para o ar atingir uma temperatura máxima de 70ºC. Entre a primeira e a segunda hora, o termostato era regulado para o ar atingir 90+10ºC. Ao fim da segunda hora, o termostato era regulado para o ar atingir uma temperatura de 110+10ºC e permanecia nesta condição até que a umidade dos grãos baixasse até cerca de 13,5%. Semelhantemente ao ocorrido no tratamento anterior, nesta etapa da secagem o termostato era regulado para o ar atingir uma temperatura de 35+10ºC, permanecendo os grãos submetidos à esta condição pelos mesmos 30 minutos, com a mesma finalidade. Em ambos os tratamentos,

os grãos permaneciam nas câmaras de aquecimento e de equalização por intervalos alternados de aproximadamente vinte minutos.

Durante as secagens, a cada trinta minutos, eram medidas a energia consumida, as temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido do ar ambiente, a temperatura de bulbo seco do ar de secagem, a temperatura de bulbo seco do ar de saída do secador, a umidade e a temperatura da massa de grãos. Para a medição das temperaturas do ar ambiente era utilizado um psicrômetro Incoterm, 50+1ºC, instalado próximo ao secador intermitente. Para a medição das temperaturas do ar de secagem e do ar de saída, eram utilizados termômetros Incoterm de 150+1ºC.

3.2.3. Umidade Relativa do Ar

Sobre as fórmulas e considerações psicrométricas descritas por Pereira & Queiróz (1986), foram aplicados relacionamentos, substituições e transformações matemáticas, os quais permitiram elaborar três equações, em que as umidades relativas do ar ambiente (URamb), do de secagem (URsec) e do de saída (URsai) dos secadores puderam ser determinadas em função das temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido. Esses procedimentos resultaram nas Equações 1, 2 e 3.

Equação 1 – Para determinação da Umidade Relativa do ar ambiente em função da temperatura de bulbo seco do ar ambiente (tbsamb) e da temperatura de bulbo úmido do ar ambiente (tbuamb);

Equação 2 – Para determinação da Umidade Relativa do ar de secagem em função da temperatura de bulbo seco do ar ambiente (tbsamb) e da temperatura de bulbo seco do ar de secagem (tbssec);

Equação 3 – Para determinação da Umidade Relativa do ar de saída do secador em função da temperatura de bulbo seco do ar ambiente (tbsamb) e da temperatura de bulbo seco do ar de saída (tbssai).

URamb = (10(9,1466 – (2316/(tbsamb +273))) – (760/755 x ((tbsamb – tbuamb)/2)) x 100 10(9,1466 – (2316/(tbsamb +273)))

URsec = (10(9,1466 – (2316/(tbsamb +273))) – (760/755 x ((tbsamb – tbuamb)/2)) x 100 10(9,1466 – (2316/(tbssec +273)))

URsai = (10(9,1466 – (2316/(tbsamb +273))) – (760/755 x ((tbsamb – tbuamb)/2)) x 100 10(9,1466 – (2316/(tbssai +273)))

3.2.4. Consumo de energia

O consumo de energia, tanto na secagem intermitente, quanto na secagem estacionária, era medido através de medidores de potência com precisão de 0,1W, instalados antes dos termostatos, conforme mostra a Figura 2:

FIGURA 2 – Esquema das ligações elétricas dos secadores estacionários e intermitente

1) Caixa padrão monofásico, 220V; 2) Medidor de potência consumida; 3) Termostato;

4, 5, 6 e 7) Interruptores individuais; 8, 9, 10 e 11) Resistências elétricas 700W;

12) Motor (0,5cv para o secador intermitente e ventiladores axiais dos estacionários); Tomadas monofásicas 220V.

3.2.5. Determinação de umidade

As determinações de umidade, durante a secagem, foram realizadas em determinador universal de umidade, com calibração pelo método oficial brasileiro em estufa à 105+3ºC, com circulação natural de ar, durante vinte e quatro horas (Brasil, 1992), o mesmo que foi utilizado na avaliação da umidade durante o armazenamento.

3.2.6. Estabilização das amostras

Seguindo observações preliminares, após as secagens, durante todo o experimento, as amostras eram depositadas em caixas de madeira cobertas com saco de aniagem, onde permaneciam por, pelo menos, quatro horas, tempo mínimo necessário para a redução dos gradientes de tensões e de umidade resultantes da operação. 12 4 5 6 7 8 9 10 11 2 3 1

3.2.7. Armazenamento

As amostras, com 44kg em cada unidade experimental, foram armazenadas em sacos de ráfia trançada, durante seis meses, no setor de armazenamento do Laboratório de Grãos do DCTA, pelo sistema convencional, com monitoramento constante da umidade e da temperatura dos grãos, da infestação de pragas e das condições psicrométricas do ar, em controle técnico operacional, que além do monitoramento consistia na aeração forçada toda vez que a temperatura da massa de grãos ultrapassasse os 20ºC e realização de expurgo aos primeiros sinais de infestação. Nos seis meses de armazenamento foram feitos dois expurgos com pastilhas de fosfina Gastoxin na dose recomendada pela pesquisa, não tendo ocorrido danos por pragas.

Para se verificar danos imediatos e latentes de cada método de secagem, foram realizadas duas baterias de análises de parâmetros de qualidade, uma no início do armazenamento (tempo zero) e outra após seis meses, nas quais foram observadas umidade, incidência de fungos, germinação, vigor e desempenho industrial.

3.2.8. Germinação

O teste padrão de germinação obedeceu basicamente o recomendado pelas Regras de Análises de Sementes - RAS (Brasil, 1992), porém utilizando-se quatro repetições de cinqüenta grãos, em germinador a 25ºC e contagens aos sete e aos quatorze dias, sendo os resultados expressos em percentagem de plântulas normais.

3.2.9. Teste de frio

O vigor foi avaliado pelo teste de frio, seguindo-se a metodologia sugerida por Cícero e Vieira (1994), com a utilização de quatro repetições de cinqüenta grãos, distribuídas em rolos de papel “germitest” sem solo, umedecido com água destilada em proporção equivalente a 2,5 vezes o seu peso. Os rolos eram embalados em sacos plásticos e mantidos em refrigerador à temperatura constante de 10ºC, durante sete dias. Após esse período, os rolos eram retirados dos sacos plásticos e transferidos para um germinador regulado à temperatura constante de 25ºC. As contagens eram realizadas aos sete e aos quatorze dias, sendo os resultados expressos em percentagem de plântulas normais.

3.2.10. Incidência fúngica

Para análise microbiológica de avaliação da sanidade, pela incidência fúngica, foi seguido basicamente o teste de papel filtro ou “Blotter-test”, metodologia descrita por Neegaard (1977), porém utilizando-se duas repetições de cem sementes por amostra.

Cada amostra era distribuída em quatro caixas “gerbox”, com vinte e cinco grãos cada, tendo papel mata-borrão umedecido como substrato e os recipientes eram mantidos a 20+2ºC, por sete dias, em turnos alternados de doze horas de escuro e doze horas de luz branca, com a utilização de lâmpada fluorescente, com comprimento de onda entre 320 e 420nm.

Após a incubação, a detecção dos fungos, com a identificação dos gêneros, era realizada com auxílio de microscópio estereoscópio, ou lupa, complementada com microscópio ótico, quando necessário.

3.2.11. Beneficiamento industrial

Foram realizadas as operações de descascamento, polimento, separação de quebrados e avaliação de defeitos, conforme as Normas de Identidade, Qualidade, Embalagem e Apresentação do Arroz (Brasil, 1988).

Em todas as operações do beneficiamento, embora em nível laboratorial, se buscou reproduzir as condições e situações mais próximas possíveis daquilo que ocorre na cadeia agroindustrial do arroz. As operações de análise de desempenho industrial de rendas e rendimentos, pelo processo de beneficiamento convencional de arroz branco polido, seguiram o fluxograma apresentado na Figura 3.

FIGURA 3 – Fluxograma do beneficiamento convencional do arroz polido. AMOSTRA

SECA E LIMPA

Análises Biológicas

Germinação Vigor Fungos

Descascamento CASCAS ESBRAMADO Polimento GRÃOS POLIDOS FARELO Classificação por dimensões INTEIROS QUEBRADOS Classificação por defeitos GRÃOS INTEIROS SEM DEFEITOS TOTAL DE DEFEITOS

3.2.11.1. Descascamento e polimento

As amostras foram beneficiadas pelo processo convencional de arroz branco polido, em engenho de provas Suzuki, previamente regulado para o cultivar e operado de acordo com as recomendações prescritas no Manual de Operação fornecido pelo fabricante.

Amostras de cento e cinco gramas eram preparadas, em triplicata para cada tratamento, sendo então colocadas no funil de entrada do engenho. Com o brunidor totalmente aberto, o equipamento era posto em funcionamento e, simultaneamente, sendo aberto gradualmente o registro do funil, para permitir o esvaziamento em, aproximadamente, trinta segundos. Os grãos eram, então, descascados e permitido o seu livre escoamento para serem recolhidos na tubulação de saída do engenho. Os “marinheiros”, assim denominados os grãos que, após a passagem pelo descascador, não tivessem sua casca removida e que representavam em média 5% do peso da amostra inicial, eram separados manualmente, pesados e descontados do peso inicial da amostra, para efeito de cálculos.

Para a operação de polimento ou brunimento era utilizada a metodologia proposta por Santos Filho (1978), com adaptações. Testes preliminares definiram em dois minutos e trinta segundos o tempo de polimento, sendo as distâncias entre a pedra do polidor e os breques de borracha ajustadas experimentalmente para o cultivar.

3.2.11.2. Separação de quebrados

Eram usados, com adaptações, os procedimentos oficiais estabelecidos em “Normas de Identidade, Qualidade, Embalagem e Apresentação do Arroz”, do Ministério da Agricultura, em “Roteiro e Critérios Para a Classificação do Arroz” (Brasil, 1988).

A separação dos grãos quebrados, da quirera e dos inteiros, realizada no

trieur (cilindro alveolado) do engenho de provas, era complementada

manualmente, sempre que necessário, com o auxílio de paquímetro, pinça e lupa. O cilindro foi escolhido de acordo com o comprimento mínimo dos grãos, estabelecido pelos padrões da classe a que pertenciam, ou seja, para os da classe “grãos longo-finos” (mínimo de 6mm de comprimento, máximo de 1,85mm de espessura), como o BR-IRGA 410, é utilizado cilindro com diâmetro mínimo do

alvéolo é de 4,5mm. Testes operacionais preliminarmente determinaram a inclinação da calha de recolhimento, o tempo de operação e a necessidade de repasses ou não. Assim, o cilindro com alvéolos de 4,5mm de diâmetro foi operado por um minuto e trinta segundos, com a calha de recolhimento inclinada na posição intermediária e um repasse de trinta segundos no material coletado pela calha.

As pesagens individualizadas de grãos esbramados, grãos polidos e grãos inteiros, em balança técnica, com precisão de 0,01, permitiram as determinações das respectivas percentagens a partir da amostra de 100 gramas de arroz com casca.

3.2.11.3. Avaliação de defeitos

A avaliação de defeitos dos grãos de arroz era realizada de acordo com os termos, conceitos e caracterização constantes da Portarias nº 269, de 17 de novembro de 1988, do Ministério da Agricultura (Brasil, 1988).

Os grãos inteiros polidos, em todos os tratamentos, foram examinados para identificação e quantificação de defeitos, com utilização de balança com precisão de 0,01, mod. PL2000 Polimate, lupa com iluminação e pinça.

Os resultados foram agrupados em incidência de defeitos totais, sendo os resultados expressos em percentuais relativos aos grãos inteiros da amostra.