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El secado es un proceso de gran importancia en la cadena de producci�n de alimentos, ya que el contenido de humedad es, sin duda, la caracter�stica m�s importante para determinar si el grano corre el riesgo de deteriorarse durante el almacenamiento. El secado se realiza para inhibir la germinaci�n 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 deterioraci�n (figura 1). Una definici�n clara y completa de lo que es el secado puede ser la siguiente: "es el m�todo universal de acondicionar los granos por medio de la eliminaci�n del agua hasta un nivel que permita su equilibrio con el aire ambiente, de tal forma que preserve su aspecto, sus caracter�sticas de alimentos, su calidad nutritiva y la viabilidad de la semilla".
Figura 1. Etapas entre la producci�n de granos y el almacenamiento.
Con los m�todos tradicionales de producci�n de granos de los peque�os agricultores se producen considerables p�rdidas antes y durante el almacenamiento. Una de las principales fuentes de p�rdidas es la falta de un secado adecuado, ya que la mayor�a los agricultores deja secar sus productos en el campo, expuestos a la intemperie y sujetos al ataque de insectos. A pesar de las p�rdidas, los peque�os agricultores contin�an empleando este m�todo por su bajo costo y tambi�n debido al desconocimiento de otras t�cnicas.
Los granos tienen su m�ximo contenido de materia seca al llegar a la maduraci�n, por lo que es conveniente cosecharlos en ese momento para as� obtener el m�ximo rendimiento de ta producci�n. 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 h�medos tan pronto como sea posible y despu�s secarlos, con los siguientes objetivos: obtenci�n de un mayor porcentaje de materia seca, menores p�rdidas debidas al ataque de depredadores, mayor porcentaje de vigor y germinaci�n, menor contaminaci�n e infestaci�n de los productos en el campo (buena calidad para el almacenamiento) y otros m�s. En la mayor�a de los pa�ses de Am�rica Latina, el contenido de humedad de los granos para un almacenamiento seguro comprende un rango de 11 a 13 por ciento, base h�meda, para los principales tipos de granos.
Un sistema de secado-almacenamiento de granos exige una inversi�n considerable de dinero. En la adquisici�n o construcci�n de un sistema para el secado y almacenamiento de granos, a nivel rural, se debe considerar la capacitaci�n y el entrenamiento del agricultor, con el fin de utilizar al m�ximo los beneficios que le pueden ofrecer las nuevas tecnolog�as.
Adem�s de conocer las caracter�sticas de la estructura del sistema de secado-almacenamiento, es necesario que el agricultor est� consciente de que su poder de negociaci�n aumenta durante la comercializaci�n si puede entregar granos de mejor calidad y en el momento oportuno. La explicaci�n correcta de ese poder de negociaci�n permite al agricultor incrementar las ganancias y, por consiguiente, pone a su disposici�n mayores recursos para mejorar su producci�n y su nivel de vida.
Con el fin de que las tecnolog�as y equipos de secado sean econ�micamente viables, deben estar de acuerdo con el nivel de la producci�n. Hay tecnolog�as y equipos que se adaptan a diferentes condiciones de la producci�n de granos, pero hay otros que han sido dise�ados para condiciones muy espec�ficas. En general, mientras mayor cantidad de productos se procesen, mejor tratamiento podr�n recibir, ya que se podr� invertir m�s 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 efect�a por medio de ventiladores o sea por convecci�n forzada. La falta de energ�a el�ctrica para accionar los ventiladores es uno de los mayores obst�culos en la introducci�n de sistemas de secado-almacenamiento en el medio rural de los pa�ses en desarrollo.
Los procesos de secado-almacenamiento dependen, en general, de las condiciones del medio ambiente. Muchos de los par�metros 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 tecnolog�as desarrolladas en pa�ses con caracter�sticas clim�ticas diferentes a las condiciones de producci�n, econom�a, aspectos sociales y tecnol�gicos de los pa�ses latinoamericanos. Esto quiere decir, por ejemplo, que rara vez un equipo dise�ado en los pa�ses desarrollados tendr� buen rendimiento en un pa�s tropical. Por lo tanto, es de primordial importancia seleccionar cuidadosamente las tecnolog�as que van a ser recomendadas, tomando en consideraci�n su costo inicial, su operaci�n y el rendimiento.
La adaptaci�n debe incluir la adecuaci�n de los par�metros del secado-almacenamiento, los materiales utilizados en la construcci�n de equipos y edificios, como asimismo de las pol�ticas de almacenamiento que deben atender las necesidades espec�ficas de cada pa�s. Una alternativa que debe ser considerada por los pa�ses que son deficientes en su capacidad de almacenaje es la implantaci�n de un programa de almacenamiento de granos a nivel rural, lo que traer�a los siguientes beneficios.
Antes de recomendar la construcci�n de un n�mero considerable de unidades de secado y almacenamiento en regiones rurales, es necesario realizar un estudio econ�mico y financiero para conocer si el valor agregado de la producci�n, 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 construcci�n. 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 est� seco.
Hay varios sistemas de secado-almacenamiento que se pueden construir con materiales simples, siguiendo las recomendaciones de construcci�n y manejo de la informaci�n moderna sobre procesamiento de granos. A continuaci�n, se presentan algunas tecnolog�as para el secado de granos que incluyen su uso, tama�o, manejo, materiales y pasos para su construcci�n.
El secado de granos frecuentemente es el eje del proceso integral de cosecha-secadoalmacenamiento. El m�todo de secado generalmente es el principal factor que determina la selecci�n de otros componentes del sistema de manejo de granos. En los paises en desarrollo, los m�todos disponibles para secar los productos agr�colas a nivel del agricultor est�n limitados, la mayor�a de las veces, al uso de una combinaci�n de radiaci�n solar y el movimiento natural del aire ambiente: o sea, el secado natural. Otros m�todos de secado son, en cierto modo, complejos y requieren de una mayor experiencia y esfuerzo de parte del agricultor; �stos corresponden al secado artificial.
Los m�todos para el secado artificial de granos se dividen, de una manera general, en dos clases principales: aqu�lla en la que el grano se seca por lotes y aqu�lla en que el grano se seca por medio de un flujo continuo. Los m�todos de secado se deben elegir en funci�n del clima, econom�a y circunstancias sociales bajo los cuales van a ser empleados. Esto es especialmente importante cuando existen m�todos que ya han sido empleados desde hace mucho tiempo por los agricultores de una comunidad. Los m�todos alternativos no pueden ser recomendados sin una investigaci�n previa de todas las posibles consecuencias, ya sea positivas o negativas, para los agricultores.
Se entiende por secado natural aqu�l en que el movimiento del aire de secado se debe a la acci�n de los vientos, y la energ�a para evaporar la humedad proviene de la capacidad de secado del aire y de la incidencia directa de la energ�a solar (figura 2). El secado natural en el campo se realiza directamente en la planta y despu�s 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 com�n construir patios de secado o secadores simples que aprovechan la acci�n del viento y la energ�a solar. Este m�todo de secado es muy utilizado por la mayor�a de los agricultores de los pa�ses en v�as de desarrollo, a voces por desconocimiento de t�cnicas m�s modernas y porque las condiciones clim�ticas permiten su uso a un costo muy reducido. Otra gran limitante para el uso de tecnolog�as m�s 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 com�n en el medio rural.
Existen algunas estructuras simples para el secado natural de granos, cuyo uso ha sido comprobado en algunas regiones de Am�rica Latina. Su utilizaci�n depende, en general, del clima del lugar y tienen en com�n que son simples y f�ciles de construir; su costo es bajo y los materiales de construcci�n se encuentran f�cilmente en la localidad.
Secado en patios
El patio es un piso de ladrillos, de hormig�n 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 peque�o muro de 10 cent�metros de alto. El piso de los patios debe tener una inclinaci�n m�nima 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 cent�metros de espesor. El secado se realiza por la acci�n del viento y la energ�a solar que incide sobre la superficie de los granos; por ello es necesario mezclar frecuentemente el producto para que el secado sea homog�neo. El uso de patios para el secado de granos est� muy difundido, debido a la simplicidad de su construcci�n y operaci�n, 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 utilizaci�n de esta t�cnica son: baja capacidad de secado por unidad de �rea; dependencia de las condiciones clim�ticas; necesidad de mano de obra para la operaci�n; y necesidad de utilizar grandes superficies de secado, en comparaci�n con otras t�cnicas m�s sofisticadas que requieren menos espacio. Por esta raz�n, el uso de los patios de secado se limita a propiedades con bajos vol�menes de producci�n.
Dimensiones. El �rea de un patio de secado se calcula en base a la producci�n media esperada, tiempo aproximado de secado, d�as destinados a la cosecha y espesor de la capa de granos que se esparce sobre el patio. La siguiente f�rmula se puede emplear para calcular el �rea de secado, considerando que la capa de granos tendr� 5 cent�metros de espesor:
A = �rea del patio en metros cuadrados
P = producci�n media de la cosecha en metros c�bicos
T = tiempo medio de secado en la regi�n, expresado en d�as
N = n�mero de d�as en que se realiza la cosecha
Ejemplo. Calcular el �rea de un patio de secado para una producci�n de 5 metros c�bicos de arroz en cascarilla, considerando que el tiempo medio para el secado del arroz en la regi�n es de dos d�as, que la cosecha se realiza en 10 d�as y que la capa que se esparce en el piso tiene S cent�metros de espesor.
Soluci�n:
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 a�n no han sido separados de la planta. Para secar los productos que todav�a est�n en la planta, como frijol, man� (cacahuate) etc., el espesor de la capa debe ser de aproximadamente 20 cent�metros y se debe mezclar peri�dicamente 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 cent�metros de espesor. Las vainas del man� 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 c�scara, se esparce en el patio una capa de hasta 10 cent�metros de espesor, despu�s 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. Despu�s, estas hileras se deshacen y se esparce nuevamente el grano, repitiendo este ciclo hasta que el arroz est� seco. Para obtener un arroz de mejor calidad, con m�s 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. Despu�s de este reposo, el arroz se esparce nuevamente y se completa el secado hasta que su contenido de humedad sea de m�s o menos 12 6 13 por ciento.
El secado del caf� reci�n cosechado se inicia esparciendo el producto en una capa delgada, de 3 � 4 cent�metros de espesor, y revolvi�ndolo 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 caf� se amontona y se cubre con una tela o lona de pl�stico. El per�odo total de secado var�a de 12 a 20 d�as, dependiendo de las condiciones clim�ticas del lugar.
Materiales necesarios. Para un patio de 10 m x 10 m, o sea, 100 m�, con capacidad para 5 m� de granos esparcidos en una capa de S cent�metros de espesor, se necesitan los siguientes materiales:
Construcci�n (figura 4). Elija el lugar para construir el patio de secado, de preferencia en un �rea plana y sin sombra durante todo el d�a. A continuaci�n:
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 peque�os pilares de madera, que permiten la rotaci�n. El secador es de inclinaci�n variable, y su eje de rotaci�n est� alineado en la direcci�n norte-sur. La inclinaci�n debe acompa�ar los movimientos del sol para aprovechar mejor la energ�a solar, por lo que el secador se debe mover de posici�n varias veces durante el d�a (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, adem�s de aprovechar mejor la energ�a solar, aprovechan tambi�n la acci�n del viento. El secador solar rotativo es una opci�n para el secado de granos a nivel del peque�o agricultor y puede sustituir totalmente el uso de los patios.
Figura 4. Construcci�n 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 construcci�n sean lo suficientemente peque�os para evitar la salida del producto que va a secarse.
Dimensiones. La dimensi�n b�sica 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 tama�o caben aproximadamente 200 litros de granos (100 kg - 150 kg de ma�z desgranado). La cantidad de secadores rotativos que son necesarios para una propiedad agr�cola se calcula de acuerdo con la producci�n media, el tiempo medio de secado y el n�mero de d�as que se requieren para la cosecha (figura 6).
La siguiente f�rmula puede emplearse para calcular el n�mero de secadores solares rotativos de 1,20 x 1,20 x 0,15 m:
Donde:
n = n�mero de secadores rotativos de 1,20 x 1,20 x 0,15 m
P = producci�n media de la cosecha, en metros c�bicos
T = tiempo medio de secado en la regi�n, en d�as
N = n�mero de d�as de cosecha.
Ejemplo. Calcule el n�mero de secadores rotativos para una producci�n de 5 metros c�bicos de arroz con c�scara (aproximadamente de 2.500 - 2.800 kg) siendo el tiempo medio de secado del arroz en la regi�n de dos d�as y 10 el n�mero de d�as de cosecha.
Soluci�n:
Figura 6. Dimensiones del secador solar rotativo.
Durante el secado del caf� con secador rotativo, el volumen del caf� disminuye dentro del secador ya que los granos se marchitan. Seg�n trabajos realizados en la Universidad Federal de Vi�osa, el volumen del caf� disminuye hasta un 40 por ciento despu�s de cinco d�as de secado. Cuando esto sucede, el caf� de un secador se transfiere a otro para completar su volumen y el que queda vac�o se carga nuevamente con cat� reci�n cosechado. En promedio se requieren 13 d�as de secado para que la humedad del caf� pase del 60 por ciento (cosecha) al 13 por ciento (almacenaje), por lo que cada secador estar� ocupado durante 13 d�as; despu�s de este tiempo, el secador se vac�a y empieza el proceso de secado de otro lote.
El n�mero total de secadores se puede determinar a trav�s de la siguiente f�rmula:
Donde:
n = n�mero total de secadores solares rotativos
nd = n�mero de secadores usados en cada d�a
Ejemplo. �Cu�l es el n�mero total de secadores solares rotativos (1,20 x 1,20 x 0,15 metros) cuando se cosechan 600 litros (0,60 metros c�bicos) de caf� por d�a?
Soluci�n. Para 600 litros por d�a 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 h�medos se colocan en el secador solar rotativo por medio de un embudo. Los secadores deben colocarse en direcci�n norte-sur y cambiar su posici�n cuatro veces al d�a, como se muestra en las figuras 7 y 8. Antes de poner el secador en la posici�n indicada, el producto tiene que homogeneizarse por medio de 8 a 10 rotaciones del secador. Este procedimiento se debe llevar a cabo durante el d�a, siempre que se cambie la posici�n de los secadores. Durante la noche hay que cubrir el secador con una lona de pl�stico 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 est� listo para ser almacenado.
Figura 7. Vista general de los secadores solares rotativos.
Figura 8. Posici�n de los secadores rotativos durante el d�a.
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:
Construcci�n (figura 10).
Figura 10. Construcci�n del secador solar rotativo.
Para el secado artificial de granos existen b�sicamente dos m�todos: uno que emplea altas temperaturas (entre 45 y 120 C, o m�s 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 energ�tica, con el cual se obtiene un producto final de �ptima calidad cuando se realiza en forma adecuada, ya que la temperatura s�lo se incrementa unos pocos grados m�s 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 deterioraci�n del producto debido al largo tiempo que se requiere para el secado. El secado artificial con altas temperaturas es m�s r�pido; sin embargo, la eficiencia energ�tica es menor.
Los sistemas para el secado artificial de granos est�n constituidos por un ventilador que mueve el aire y que lo fuerza a pasar por la masa de granos, una c�mara 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 h�medos y para vaciarlos cuando los granos est�n secos. En los secadores estacionarios o por lotes, el grano se retira del secador despu�s que se ha secado y enfriado. Cuando el secado se realiza a bajas temperatura, el grano puede ser almacenado en el lugar del secado.
