Determinação de umidade nos grãos

DeterminaDeterminaçãção deo deumidade nos umidade nos grgrããosos

Profa. Dra. Maria Laura G.S. LuzProfa. Dra. Maria Laura G.S. Luz

26 Abril 200626 Abril 2006

Universidade Federal de PelotasFaculdade de Engenharia Agrícola

ImportImportâânciancia da determina da determinaçãção deo deumidadeumidade

OperaOperaçõçõeses com com grgrããosos–– ColheitaColheita–– SecagemSecagem–– BeneficiamentoBeneficiamento–– ArmazenamentoArmazenamento–– ComercializaComercializaçãçãoo–– PesquisasPesquisas

MMéétodos de determinatodos de determinaçãçãoo de deumidadeumidade

Existem vExistem váárias classificarias classificaççõõeses–– Diretos e indiretosDiretos e indiretos–– Destrutivos e não-destrutivosDestrutivos e não-destrutivos

Métodos

Não-destrutivos

Indiretos

Baseado na UR

Elétricos

Microondas

Ressonânciamagnética

Radiofreqüência

Reflectância de IV

Determinação emtempo real

Acústicos

Destrutivos

Indiretos Diretos

Estufa a ar

Estufa a águaquente

Estufa a vácuo

Aquecimentodireto

Forno demicroondas

Elétricos

Destilação comtolueno

Brown-Duvel

Químicos

Secagem comdessecantes

Soluções salinas

Karl Fisher

Carbonato de cálcio

Dicromato de K

MMéétodos maistodos maisimportantes nasimportantes nas

operaoperaçõçõeses com com grgrããosos

Destrutivos indiretosDestrutivos indiretos

Estufa a arEstufa a ar

EstufaEstufa

Método de medição baseado emMétodo de medição baseado emquantidades conhecidas de grãos ouquantidades conhecidas de grãos ousementes, sendo a umidadesementes, sendo a umidadedeterminada por pesagens "antes" edeterminada por pesagens "antes" e"depois" da secagem."depois" da secagem.O tempo e a temperaturaO tempo e a temperaturanecessários para o processo denecessários para o processo desecagem dependem do tipo de grãosecagem dependem do tipo de grãoe se eles estão inteiros ou moídos.e se eles estão inteiros ou moídos.

EstufaEstufa

Apesar deste ser um métodoApesar deste ser um métodoconsiderado padrão para medição deconsiderado padrão para medição deumidade de sementes e umidade de sementes e grgrããos noos noBrasil, não existe uma combinaçãoBrasil, não existe uma combinaçãode tempo e temperatura de secagemde tempo e temperatura de secagemaceita universalmente como padrão.aceita universalmente como padrão.As estufas podem ser dos tiposAs estufas podem ser dos tipos::–– ConvecConvecççãoão gravitacional gravitacional–– MecMecââniconico de ar for de ar forççadoado

EstufaEstufa

Regras para Regras para AnAnáálise de Sementes lise de Sementes (Brasil)(Brasil)

–– 105105±±33ooC por 24h (C por 24h (padrpadrãão)o)–– 103103±±22ooC e tempo depende da sementeC e tempo depende da semente–– 130-133130-133ooCC por 2h, por 4h... depende da semente por 2h, por 4h... depende da semente

ISTA ISTA ((InternationalInternational SeedSeed TestingTesting AssociationAssociation))

–– 103103±±22ooC e tempo depende da sementeC e tempo depende da semente–– outras relaoutras relaçõçõeses tempo-temperatura tempo-temperatura

ASAE⁄ASABE ASAE⁄ASABE ((AmericanAmerican SocietySociety ofof AgriculturalAgricultural EngineersEngineers))

–– 100100ooC, 103C, 103ooC ou 130C ou 130ooC depende do C depende do grgrããoo–– tempo varia de 50 min a 72htempo varia de 50 min a 72h

AvaliaAvaliaçãção de mo de méétodostodosC.G.C.G.LilgeLilge, J.F.Pinto, M.A.A., J.F.Pinto, M.A.A.TillmannTillmann

Faixas de umidade utilizadas (sementes)Faixas de umidade utilizadas (sementes)–– trigotrigo: 35-30%, 30-25%, 25-20%, 20-15%, 15-: 35-30%, 30-25%, 25-20%, 20-15%, 15-

10%10%–– milhomilho: 25-20%, 20-15%, 15-10%: 25-20%, 20-15%, 15-10%

DestilaDestilaçãçãoo

UniversalUniversal

DoleDole

MMéédias similaresdias similaresentre leituras dosentre leituras dosaparelhos na faixaaparelhos na faixa

de 15-10%de 15-10%

valor < demais mvalor < demais méét.t.

BurrowsBurrows

MMéétodos ntodos nãão oficiaiso oficiais

com moagemcom moagem130130ooCC//2h trigo2h trigoMMéédias > 105dias > 105ooCC//24h24hcom moagemcom moagem130130ooCC//4h milho4h milhoMMéédias < 130dias < 130ooCCsem moagemsem moagem105105ooCC//24h milho e trigo24h milho e trigo

MMéétodos oficiaistodos oficiais

Informativo Abrates, v.11, n.2, 2001

AvaliaAvaliaçãção de estufaso de estufasJ.R.Amaral, L.A.J.R.Amaral, L.A.BalastreireBalastreire, M.A.A., M.A.A.TillmannTillmann, C.A., C.A.TillmannTillmann

Estufa de desidrataEstufa de desidrataçãção do tipo o do tipo convecconvecçãçãoogravitacionalgravitacional

105,6 a105,6 a100,8 b100,8 b 99,3 c 99,3 c

fundofundomeiomeio

frentefrenteinferiorinferior

109,4 a109,4 a108,4 b108,4 b104,1 c104,1 c

fundofundomeiomeio

frentefrentemméédiadia

113,9 a113,9 a110,2 b110,2 b104,1 c104,1 c

fundofundomeiomeio

frentefrentesuperiorsuperior

MMéédia dedia detemperatura (temperatura (ooCC))

PosiPosiçãçãoodo sensordo sensor

PrateleiraPrateleira

Nível 5% significância –Tukey (colunas)

Eng. Rural, Piracicaba, 4(único), 1993.

AvaliaAvaliaçãção de estufaso de estufasJ.R.Amaral, L.A.J.R.Amaral, L.A.BalastreireBalastreire, M.A.A., M.A.A.TillmannTillmann, C.A., C.A.TillmannTillmann

Estufa de desidrataEstufa de desidrataçãção do tipo o do tipo mecmecââniconicode ar forde ar forçadoçado

98,3 a 98,3 a 98,6 a 98,6 a 97,8 a 97,8 a

fundofundomeiomeio

frentefrenteinferiorinferior

99,3 a 99,3 a100,2 a100,2 a 97,9 b 97,9 b

fundofundomeiomeio

frentefrentesuperiorsuperior

MMéédia dedia detemperatura (temperatura (ooCC))

PosiPosiçãçãoodo sensordo sensor

PrateleiraPrateleira

Nível 5% significância –Tukey (colunas)

Eng. Rural, Piracicaba, 4(único), 1993.

Aquecimento direto por IV

Foto:http://www.gehaka.com.br/produtos.asp

Aquecimento diretoAquecimento direto

O material é exposto diretamente aO material é exposto diretamente atemperaturas consideravelmente altastemperaturas consideravelmente altasO aquecimento pode ser feito porO aquecimento pode ser feito porresistências elétricas comuns, radiaçãoresistências elétricas comuns, radiaçãopor IV ou por meio de campospor IV ou por meio de camposelétricos de alta elétricos de alta freqfreqüüênciaência/alta/altavoltagem.voltagem.Esse método encurta o tempoEsse método encurta o temporequerido para a determinação darequerido para a determinação daumidadeumidade

CalibraCalibraçãção do determinador poro do determinador porinfra-vermelhoinfra-vermelho MettlerMettler LP 15 LP 15

Sementes inteirasSementes inteiras–– Arroz 160Arroz 160ooC⁄16 minC⁄16 min–– Soja 140Soja 140ooC⁄30 minC⁄30 min

Sementes moSementes moíídasdas–– Arroz 150Arroz 150ooC⁄5 minC⁄5 min–– Soja 120Soja 120ooC⁄15 minC⁄15 min–– Cebola 130Cebola 130ooC⁄8 minC⁄8 min

Medidas comparadas com mMedidas comparadas com méétodo datodo daestufa a 105estufa a 105±±33ooC por 24hC por 24h

Terra et al., RBS, v.13, n.2, 1991

Forno microondasForno microondas

MicroondasMicroondas

O forno de microondas domO forno de microondas doméésticosticopode ser usado num método depode ser usado num método dedeterminação de umidade de grãosdeterminação de umidade de grãosinteiros e moídos, com resultadosinteiros e moídos, com resultadoscomparáveis aos de métodos dacomparáveis aos de métodos daestufa estufa (≠0,4(≠0,4pppp para sementes de tomate, cebola, para sementes de tomate, cebola,cenoura, cenoura, FrondolosoFrondoloso etet al., RBS, 1998) al., RBS, 1998)

Tempo varia com a umidade do Tempo varia com a umidade do grgrããoo350W, 11, 12,5 e 15min, umidade350W, 11, 12,5 e 15min, umidadedas sementes de 5-15%das sementes de 5-15%

Medidor Universal

Foto: http://www.gehaka.com.br/produtos.asp

MMéétodo todo eleléétricotrico

A determinação de umidade porA determinação de umidade pormeios elétricos baseia-se na mediçãomeios elétricos baseia-se na mediçãode propriedades elétricas do materialde propriedades elétricas do materialque são dependentes da umidadeque são dependentes da umidadeO produto é comprimido entre doisO produto é comprimido entre doiseletrodos e a resistência eletrodos e a resistência eleléétricatricamedida é traduzida para uma leituramedida é traduzida para uma leiturade umidade.de umidade.


Esse tipo de instrumento temEsse tipo de instrumento temlimitações na faixa de umidade quelimitações na faixa de umidade quepode ser medida com precisão, apode ser medida com precisão, aqual situa-se entre 8 e 22%.qual situa-se entre 8 e 22%.Tem boa Tem boa precisprecisãão se mantido dentroo se mantido dentrode uma certa faixa de determinade uma certa faixa de determinaçãçãoode umidade no seu uso de umidade no seu uso didiááriorio

Destrutivos indiretosDestrutivos indiretos

Destilação - Brown-Duvel

Foto: http://www.gehaka.com.br/produtos.asp

Determinador de umidade EDABODestilação

Foto:http://www.deg.ufla.br/Armazem/Metodos_Determ_Umidade.htm

MMéétodos de destilatodos de destilaçãçãoo

Medem diretamente a umidadeMedem diretamente a umidaderetirada dos grãos, captada naretirada dos grãos, captada naproveta na forma de proveta na forma de ááguagua l lííquidaquidaEssas medidas diretas de umidadeEssas medidas diretas de umidadesão destrutivas e não podem sersão destrutivas e não podem serfeitas rapidamentefeitas rapidamenteRequer um controle preciso doRequer um controle preciso doprocesso de destilaçãoprocesso de destilação


O mO méétodo Karl Fisher todo Karl Fisher éé considerado consideradoum dos mais precisos e exatos paraum dos mais precisos e exatos paradeterminadeterminaçãção e umidade de o e umidade de grgrããososÉ um É um mémétodo de todo de ananáálise lise ququíímica,mica,moroso, requer moroso, requer laboratlaboratóório e pessoalrio e pessoalespecializadoespecializado


ComparandoComparando resultadosresultados de dedeterminaçõesdeterminações pelopelo métodométodo dadaestufaestufa (105 (105ooC⁄24h) com o Karl FisherC⁄24h) com o Karl Fisherparapara milhomilho e e sojasoja, , háhá recomendaçãorecomendaçãode de revisãorevisão do do métodométodo dada estufaestufacontinuarcontinuar sendosendo usadousado comocomo padrãopadrão..O tempo de O tempo de secagemsecagem emem estufaestufa variavariade de acordoacordo com o com o conteúdoconteúdo de de águaáguado do grãogrão e com a e com a temperaturatemperatura usadausada..

Tillman, M.A.A. e CICERO, S.M. Sci. Agric. v.53, n.1, 1996.

Não-destrutivosNão-destrutivosindiretosindiretos

Elétrico - Medidor por capacitância


Medidor por capacitância digital



Os medidores de umidade porOs medidores de umidade porcapacitância medem a constantecapacitância medem a constantedielétrica do grão colocado entre asdielétrica do grão colocado entre asduas placas de um capacitor.duas placas de um capacitor.A constante dielétrica é dependenteA constante dielétrica é dependenteda umidade.da umidade.

TensTensãão o eleléétricatrica –m –méétodo todo dieldieléétricotricoE.G.C.Neves (dissertaE.G.C.Neves (dissertaçãção)o)

Desgaste da bateria x leitura Desgaste da bateria x leitura DoleDole500 para arroz com casca e500 para arroz com casca ebeneficiadobeneficiadoUmidade das amostrasUmidade das amostras::–– 22%, 18%, 14,7%, 11,9%22%, 18%, 14,7%, 11,9%

TensãoTensão::–– 9,5 a 4V9,5 a 4V

TemperaturaTemperatura ambienteambiente::–– 10, 20 e 3010, 20 e 30ooCC

TensTensãão o eleléétricatrica –m –méétodo todo dieldieléétricotricoE.G.C.Neves (dissertaE.G.C.Neves (dissertaçãção)o)

ConclusConclusõõeses::LeiturasLeituras sãosão afetadasafetadas pelapela tensãotensãoLeituraLeitura aumentaaumenta à à medidamedida queque a a tensãotensãodiminuidiminui ( (bateriabateria descarregadescarrega))TemperaturaTemperatura ambienteambiente afetaafeta leiturasleiturasNíveisNíveis de de tensãotensão < 8,0V < 8,0V comprometemcomprometemconfiabilidadeconfiabilidade dada medidamedidaPara Para mesmamesma tensãotensão, a , a influênciainfluência dadatemperaturatemperatura é é maiormaior parapara amostrasamostras com commaiormaior graugrau de de umidadeumidade

Medidor Motomco – método elétrico

Foto: ttp://www.geocities.com/motomco2001/calibration.htm

MMéétodo todo eleléétricotricoMotomcoMotomco 919, m 919, méétodo por todo por capacitcapacitâânciancia,,foi considerado foi considerado padrpadrãão pelo USDA o pelo USDA atatéérecentemente e recentemente e estestáá em em transitransiçãçãooGIPSA (USDA GIPSA (USDA GrainGrain InspectionInspection, , PackersPackersandand StockyardsStockyards AdministrationAdministration)- a partir)- a partirde 05⁄de 05⁄fevfev⁄99, todas as determina⁄99, todas as determinaçõçõeses de deumidade oficiais de milho, soja e girassolumidade oficiais de milho, soja e girassoldevem ser inspecionadas pelo USGSAdevem ser inspecionadas pelo USGSA(US (US GrainGrain Standards Standards ActAct) e usando o) e usando oDickey-johnDickey-john GAC 2100. GAC 2100.

GAC2100 GAC2100 GrainGrain AnalysisAnalysis ComputerComputer

Foto: http://yolo.net/wvm/calplus/dickey-john/

Engenhos na regiEngenhos na regiãão sulo sul

PrPrááticas usadasticas usadas::–– COTRIJUÍ COTRIJUÍ BagéBagé – – utilizautiliza GAC 2100,GAC 2100,

afere diariamente com destilaafere diariamente com destilaçãção,o,em caso de dem caso de dúúvida EMATER*vida EMATER*

––JOSAPAR JOSAPAR ItaquiItaqui – utiliza medidor – utiliza medidorUniversal, um para cada operaUniversal, um para cada operaçãçãoo((receprecepçãção, secagem, etc.), afereo, secagem, etc.), aferecom destilacom destilaçãção no ino no iníício da safracio da safra

*Associação Riograndense de Empreendimentos de Assistência Técnica e Extensão Rural


PrPrááticas usadasticas usadas::––JOSAPAR Pelotas – Universal JOSAPAR Pelotas – Universal TagTag((receprecepçãção e secagem) e o e secagem) e MotomcoMotomco,,afere com mafere com méétodo da estufa a cadatodo da estufa a cada15-20 dias15-20 dias

––PampasulPampasul Alimentos Rio Grande – Alimentos Rio Grande –MotomcoMotomco ( (receprecepçãção) calibrao) calibraçãção 60o 60dias, semanal confere com EMATERdias, semanal confere com EMATERe SERCLAVE* e na de SERCLAVE* e na dúúvida usavida usadestiladestilaçãçãoo

*Serviço de Classificação Vegetal, credenciado pelo MAPA


PrPrááticas usadasticas usadas::–– EFEGEFEGÊÊ Pelotas - Pelotas - utiliza medidorutiliza medidor

Universal, um para cada operaUniversal, um para cada operaçãçãoo((receprecepçãção, secagem, etc.), afereo, secagem, etc.), aferecom destilacom destilaçãção no ino no iníício da safra ecio da safra eusa GAC 2100 para usa GAC 2100 para parboilizadoparboilizado

Medidor em tempo realMedidor em tempo real

Medidor em tempo realMedidor em tempo real

São teoricamente rápidos e precisosSão teoricamente rápidos e precisosUsados em colhedoras de Usados em colhedoras de grgrããos comos commonitor de rendimento instaladomonitor de rendimento instaladoÉÉ essencial para trabalhar com essencial para trabalhar comagricultura de agricultura de precisprecisããooNecessita de calibraNecessita de calibraçãção e tem aso e tem asvantagens e desvantagens dosvantagens e desvantagens dosmedidores medidores eleléétricostricos por por capacitcapacitâânciancia

AcAcúústicossticos

Proposta de um novo mProposta de um novo méétodo visandotodo visandoinicialmente seu uso em agricultura deinicialmente seu uso em agricultura deprecisprecisãão - colheitao - colheitaBaseia-se na medida do som que oBaseia-se na medida do som que ogrgrãão produz quando sofre impactoo produz quando sofre impactosobre uma sobre uma superfsuperfííciecieHipHipóótesetese:: GrGrããos com diferentes grausos com diferentes grausde umidade produzem sons emde umidade produzem sons emdiferentes diferentes freqfreqüêüênciasncias acacúústicassticas



library.msstate.edu/ETD-db/theses/available/.../restricted/cover.pdf

MMéétodo todo acacúústicosticoLUZ, M.L.G.S. (tese doutorado)LUZ, M.L.G.S. (tese doutorado)

4 var. de milho e 4 var. de soja4 var. de milho e 4 var. de soja5 n5 nííveisveis de umidade de cerca de 7, 11, de umidade de cerca de 7, 11,13, 15 e 17%13, 15 e 17%Som obtido por cilindro Som obtido por cilindro metmetáálicolico rotativo rotativoexcexcêêntricontricoColetados sinais de 0 a 80 kHz eColetados sinais de 0 a 80 kHz eanalisados a cada segmento de 35Hzanalisados a cada segmento de 35HzFFT foi usado para transformar o sinalFFT foi usado para transformar o sinaltemporal para domtemporal para domíínionio de de freqfreqüêüênciancia

Variedades estudadasVariedades estudadas4 variedades de soja4 variedades de soja–– HutchensonHutchenson–– DeltapineDeltapine 5806R-G112 5806R-G112–– DillonDillon–– BoggsBoggs

4 variedades de milho4 variedades de milho–– PioneerPioneer 3165 3165–– PioneerPioneer 3223 3223–– DekalbDekalb DK626RR DK626RR–– PioneerPioneer X304C X304C

General Behavior

0

100000

200000

300000

400000

500000

600000

700000

800000

900000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Frequency (kHz)

Are

aCorn 9.4%MC Corn 12.2%MC Corn 14.1%MC Empty

Corn

y = 173179x + 734314R2 = 0,9645

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

14.1% MC 12.2% MC 9.4% MC

Moisture Content

Area

3 kHz

Soybeans

y = 173179x + 734314R2 = 0,9645

0

200000

400000

600000

800000

1000000

1200000

1400000

14.1% MC 12.2% MC 9.4% MC

Moisture Content

Area

3 kHz

Aparato utilizadoAparato utilizado

MMéétodo todo acacúústicosticoLUZ, M.L.G.S. (tese doutorado)LUZ, M.L.G.S. (tese doutorado)

A A áárearea sob cada segmento foi usada sob cada segmento foi usadapara predizer a umidade da amostrapara predizer a umidade da amostraAs faixas mais promissoras foramAs faixas mais promissoras foramentre 2 e 4 kHzentre 2 e 4 kHzTeoriaTeoria:: O grau de umidade dos O grau de umidade dos grgrããososmudaria o mmudaria o móódulodulo de elasticidade do de elasticidade domaterial, causando leves material, causando leves diferendiferenççasassonorassonoras

ReferReferêênciasnciasAMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERS. AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERS. MoistureMoisturemeasurement-ungroundmeasurement-unground graingrain andand seedsseeds. In. In:__:__ASAE StandardsASAE Standards19991999, 46.ed., St. Joseph, 1999. p.567., 46.ed., St. Joseph, 1999. p.567.BRASIL. BRASIL. MinistérioMinistério dada AgriculturaAgricultura e e ReformaReforma AgráriaAgrária. . RegrasRegrasparapara análiseanálise de de sementessementes. Brasília, SNDA⁄DNDV⁄CLAV, 1992,. Brasília, SNDA⁄DNDV⁄CLAV, 1992,365p.365p.INTERNATIONAL SEED TESTING ASSOCIATION. InternationalINTERNATIONAL SEED TESTING ASSOCIATION. Internationalrules for testing seeds. rules for testing seeds. Seed Seed SciSci. and . and TechnTechn., Zurich, v.16, n.1,., Zurich, v.16, n.1,1996.1996.LUZ, M.L.G.S.; To, S. D. LUZ, M.L.G.S.; To, S. D. FilipFilip. Acoustical frequency spectrum. Acoustical frequency spectrummethod to predict moisture content in soybean. Paper No: 011074.method to predict moisture content in soybean. Paper No: 011074.In:___In:___2001 ASAE Annual International Meeting2001 ASAE Annual International Meeting. Sacramento,. Sacramento,California, 2001, 17p.California, 2001, 17p.NEVES, E.G.C. NEVES, E.G.C. InfluInfluêênciancia do n do níívelvel de tens de tensãão o eleléétricatrica na medida de na medida deumidade de umidade de grgrããos de arroz por determinadores analos de arroz por determinadores analóógicosgicos de deumidade por mumidade por méétodo todo dieldieléétricotrico. Pelotas, . Pelotas, UFPelUFPel⁄DCTA, 2004,⁄DCTA, 2004,93p.(Disserta93p.(Dissertaçãção)o)

OBRIGADA!OBRIGADA!

[email protected]@terra.com.br

Documents

Determinação de umidade nos grãos