MANEJO Y ALMACENAMIENTO DE LOS

CEREALES

Gracias al almacenamiento el humano se hizo sedentario.

Evidencias de conservación de granos desde el año 8,000 a.C. (Neolítico, en la edad de piedra).

Actualmente es fundamental para la industria del cereal.

Introducción

Pérdidas de 50% durante el almacenamiento en países subdesarrollados.

Hasta el 25-50% en América latina. El consumo de granos contaminados con hongos

y sus metabolitos causa intoxicaciones en humanos y animales.

Preservar la integridad del grano.

Estandarizar, clasificar y seleccionar los granos para darles un apropiado valor comercial.

Objetivo del almacenamiento:

Contenido de humedad.Cantidad de material extraño.Porcentaje de granos dañados, fisurados o

quebrados.Evidencia de contaminación con insectos y/o

hongos.

El valor del grano depende de:

Existen muchos diseños de bodegas. Dependen del volumen, condiciones climatológicas,

economía y tipo de control de insectos y microorganismos.

Un grano bien almacenado dura años sin perder su calidad original.

Control de la humedad. El grano sigue vivo mientras haya humedad.

◦ Tasa de respiración◦ Humedad relativa

Deterioro:◦ Intrínseco: Respiración y metabolismo germinativo.◦ Extrínseco: Insectos, microorganismos, roedores y

aves.

Deterioro de los granos

Mayor influencia en la velocidad del deterioro. Grano higroscópico (Equilibrio con ambiente). Condensación de humedad sobre el grano. Germinación de esporas de hongos. 65% de H.R. o menos es adecuado. Humedad crítica de 14.5%

◦ Agua ligada o no disponible.

Humedad

11-14% de humedad

Granos sanos y viables

> 75% H.R.Alta

H.R. en almace

n

• Histéresis• > 14.5%

Absorción de

humedad por el grano

Incrementa tasa respiratoria

Perdida de latencia del

grano

Activación de sistemas

enzimáticos

Grano genera

CO2, Agua y calor

AutocatalíticoIncremento en tasa respiratori

a

Susceptible a ataque de insectos

Grano con

humedad > 15.5%

Susceptible a ataque de

hongos

Grano con

humedad > 16.5%

Manejo de los granos

Las bodegas tienen el objetivo de preservar o mejorar la calidad del grano para optimizar su mercado.

La evaluación del grano al momento de su compra o llegada es importante.

Manejo de los granos

Muestradores para grano en movimiento:◦ Mecánico de divergencia.◦ Manual tipo pelícano o “Ellis”.◦ Una muestra cada 12 toneladas.

Muestreo

El esquema general de muestreo para graneles en reposo sufrirá variaciones substanciales, sobretodo, en dimensión, ubicación y número de puntos adicionales de extracción, debido a aspectos como los siguientes:◦ Dimensión del granel.◦ Profundidad del granel.◦ Tonelaje del granel.◦ Tipo de vehículo que transporta el granel.◦ Diseño de la instalación en que se almacena el

granel.

Graneles en reposo

Para granos en lotes a granel o en camiones de carga, ferrocarril, bodegas de barcos, etc.◦ Sonda de alvéolos de bronce y aluminio.◦ Desde 70 cm hasta 2 metros.◦ Más de 2 metros se usa un calador de

profundidad o sonda de bala.

Muestreo en camiones

Inclinación de 10°

En almacenamiento (Sacos)

“Calador”

El calador debe introducirse desde abajo hacia arriba, con un movimiento de "vaivén" para hacer más fácil la salida del producto. Después de retirar el producto, se debe hacer una "X" con la punta del calador en el orificio con el objeto de reacomodar la malla del saco.

Cuando el lote contiene menos de 10 sacos, todos los envases deben muestrearse.

Si el lote contiene de 10 a 100 sacos, se recomienda muestrear por lo menos 10 sacos.

Para lotes mayores de 100 sacos, el muestreo debe realizarse siguiendo las recomendaciones de tablas.

En almacenamiento (Sacos)

En almacenamiento (Silos)

Las muestras deben colocarse en bolsas de plástico selladas.

El tamaño ideal de la muestra es de 2.5 Kg.

Muestreo

Control de calidad

Se inspecciona el grano:◦ Al recibirse◦ Durante su almacenamiento◦ A la salida

Se clasifican en base a los criterios estándar (Humedad, peso hectolítrico, cantidad de material extraño, porcentaje de granos quebrados, insectos, etc.)

Control de calidad

Humedad por medio de:◦ Probador Motomco (Conductividad eléctrica)◦ Espectrofotómetros de IR cercano.◦ Estufa con y sin vacío.

Control de calidad

Peso hectolítrico por medio de:◦ Probador Winchester estandarizado.

Control de calidad

Granos quebrados, de tamaño menor, extraños y dañados se separan manualmente o por tamices.

Control de calidad

Control de calidad

Aflatoxinas

Las aflatoxinas son micotoxinas producidas principalmente por hongos ubicuos del género Aspergillus flavus, que se pueden diseminar y contaminar los alimentos para consumo humano y animal, principalmente los cereales (maíz, trigo, soya, sorgo), semillas oleaginosas, nueces y especias.

Aflatoxinas

Las condiciones óptimas para el crecimiento del micelo del hongo están dadas por una temperatura entre 36 y 38 ° C, una humedad del 30% en el sustrato y 85% en el ambiente, mientras que la producción de la toxina se presenta a una temperatura entre 24 y 30 °C.

La presencia de aflatoxinas en los cereales se debe a la producción de cepas de hongos, tanto en la etapa de cultivo como durante el almacenamiento poscosecha de los granos.

Descarga del grano

Generalmente por gravedad en camiones, furgones de ferrocarril y similares a tolvas.

Gusanos helicoidales o cangilones. Barcos con bazucas de alta velocidad o

presión. Si llegan granos húmedos se secan con aire

caliente o ventilación (No mayor a 40-45°C).

Descarga

Limpieza del grano

Para animales generalmente no se limpian. Para consumo humano es obligatorio. El grano limpio tiene mayor precio y mejor

calidad. Sin impurezas no daña la maquinaria.

Limpieza

Sistemas de aspiración:◦ Individuales o integrados a las cribas◦ Material vegetal, glumas, granos vanos, etc.◦ El material menos denso es removido por un flujo

de aire.

Limpieza

Mesas de cribado-vibrado:◦ Remover materiales grandes◦ Piedras, otros granos, etc.◦ Mallas◦ Material contaminante grande, granos clasificados

y material contaminante chico.◦ 94-98% de limpieza

Limpieza

Almacenes de granos

Almacén al aire libre:◦ El más sencillo◦ En el piso◦ Con un gusano helicoidal se levanta◦ Forma de pila◦ Protege contra lluvia (Capa superficial de grano)◦ Se puede cubrir con plástico

Tipos de almacenes

Elevadores planos mecanizados:◦ Más populares◦ Se construyen con sistemas de carga y descarga

fijos mecanizados◦ Serpentín, helicoidales o cangilones.◦ Descarga por gravedad por medio de caños fijos

(Caras angulares del piso)◦ Banda sin fin que descarga en la tolva

Tipos de almacenes

Silos:◦ Depósitos profundos◦ Circular, hexagonal o rectagonal◦ Dos a diez metros de diámetro◦ Metal, cemento y/o asbestos◦ 50 – 1000 ton de grano.◦ La parte inferior es una tolva con válvulas de

descarga

Tipos de almacenes

Aireación y secado

Su propósito es mantener la calidad del grano mediante el mantenimiento de una temperatura uniforme a través de todo el granel.

Ductos subterráneos en forma de X o Y. Abanicos en el exterior de la bodega. Flujo de 1 m3 por tonelada de grano. Evita la condensación de humedad. Rotación del grano para mayor eficiencia.

Aireación

El secado artificial produce la principal transformación del grano en la postcosecha y a su vez es el procedimiento que más atención requiere para no afectar la calidad de éstos.

Los objetivos principales del secado son: reducir la humedad de cosecha de los granos y semillas a niveles seguros para el almacenamiento y óptimos para su comercialización.

Secado de los granos

El secado se puede realizar con aire natural o con aire caliente y generalmente nos referimos a la temperatura del aire de secado y rara vez nos referimos a la temperatura del grano. Sin embargo, la temperatura que el grano adquiere en los procesos de secado determinará si el mismo mantiene la calidad inicial que poseía antes de iniciado dicho proceso.

La siguiente tabla muestra las temperaturas máximas que el grano no debería sobrepasar para mantener la calidad de acuerdo al uso final al que se lo destine.

Cada grano tiene una velocidad de extracción de agua por hora para no sufrir deterioro. Si nosotros sobrepasamos ese valor cuando lo secamos artificialmente, no podremos mantener su calidad.

La siguiente tabla muestra los valores de extracción de agua máxima por hora (en porcentaje) para los distintos granos.

Velocidad de secado

Si hacemos una clasificación de los sistemas de secado sobre la base de la temperatura del grano tenemos:

Clasificación de los sistemas

1. Secado a Baja Temperatura. 2. Secado a Temperatura Media.3. Secado a Alta Temperatura.4. Secado Combinado.

Se realiza con aire natural o a muy baja temperatura (5 a 8ºC por encima del aire ambiente). Generalmente son silos secadores con aire natural o con un quemador de bajas calorías.

Se debe lograr secar el grano antes que comience a deteriorarse, ya que si las condiciones climáticas no son adecuadas, se requerirán varios días para finalizar el secado dependiendo de la humedad inicial que el grano tenía al ingresar al silo secador.

1. Secado a Baja Temperatura.

Temperatura del grano por debajo de 43ºC para semillas o granos usados para molienda seca y debajo de 60°C para todos los otros granos (incl. maíz grado 2, ceroso, alto contenido de aceite).

Generalmente se lo puede realizar en silo o secadoras de alta capacidad.

2. Secado a Temperatura Media.

Temperatura del grano por encima de los 60°C.

Secado en silo a alta temperatura.- Se debe tener muy en cuenta la temperatura del aire de secado de estos sistemas, ya que la temperatura que alcanzan los granos en la parte inferior del silo es aproximadamente igual a la temperatura del aire de secado, por lo que en algunos casos (trigo) no se debería secar a temperaturas superiores a los 60-65ºC.

Muchos de estos sistemas poseen roscas mezcladoras.

3. Secado a Alta Temperatura.

Estas tienen la función de homogeneizar la humedad del grano en el interior del silo, pero son más útiles cuando la temperatura de secado es baja (sólo unos grados por encima de la temperatura ambiente).

En caso de sistemas que funcionen a alta temperatura (40º o más) es conveniente utilizar roscas extractoras que vayan “barriendo” la capa más seca de granos de la arte inferior del silo.

En estos casos el sistema puede funcionar como seca-aireación, ya que el grano sale caliente (40-60ºC) y debe ser enfriado en otro silo.

La condensación de vapor de agua es uno de los principales problemas de estos sistemas, y en la mayoría de los casos sólo puede ser solucionado colocando extractores de aire en el techo de los silos.

Secadoras de columnas.- El principal problema de este tipo de máquinas es el gradiente de humedad que se crea en la columna de secado.

El grano cercano a la pared por donde ingresa el aire caliente se sobrecalienta y sobreseca respecto al grano cercano a la pared por donde sale el aire de la columna.

Esta característica obliga a ajustar el manejo de la máquina, sobre todo en cuanto a la regulación de la temperatura se refiere ya puede producir ciertos problemas de desuniformidad de secado, exceso de grano cuarteado en maíz, partido en soja y daño de gluten por alta temperatura en trigo.

Secadoras de caballetes.- Realizan un secado mas homogéneo del grano, evitando en gran medida los problemas que poseen las secadoras de columnas y permiten trabajar a temperaturas de secado superiores a las maquinas de columnas.

Lo que si es un problema en las secadoras de caballetes es el secado de girasol, ya que por características de su diseño son mas propensas a tener problemas de incendio.

La principal practica preventiva es una buena limpieza del grano antes de ingresar a la maquina.

Existe una secadora en nuestro país que se la denomina flujo mixto con columnas. Tiene las cualidades de una de caballetes y a su vez las ventajas de las de columnas.

Generalmente utilizan menor energía para mover el aire a través de los granos y por lo tanto son mas eficientes.

En este caso se realiza un secado todo calor a una temperatura media y luego se utiliza el sistema “Seca Aireación” o se realiza un post-enfriado.

En el secado convencional el grano sale de la máquina frío y seco, ya listo para ser almacenado, o sea que la misma máquina posee una sección de enfriado del grano.

4. Secado Combinado.

Las máquinas adaptadas para un sistema de seca aireación están convertidas a todo calor. El grano sale de la misma caliente y con 2 puntos de humedad por encima de la humedad de recibo, luego de salir de la máquina se lo deja estabilizar en un silo al menos por 6 horas y finalmente se lo enfría y se le extraen los dos últimos puntos de humedad.

Este sistema fue ideado para disminuir el porcentaje de grano fisurado en maíz, el cual se produce al no dejar estabilizar el grano luego del período de calentamiento y antes del enfriado, como en el caso del secado convencional.

Los principales aspectos a tener en cuenta en seca aireación son:

El rendimiento de los equipos puede aumentar en más de un 50%.

La calidad de secado es mejor. El consumo de combustible es menor. Se debe contar con equipos de aireación

correctamente dimensionados en los silos destinados para el enfriado y secado final. El caudal específico de aire debe ser de 0,4 a 0,8 m³ de aire por minuto por tonelada de grano (comparado con 0.1 para aeración común).

Explosiones en bodegas de

almacenamiento

En USA de 1958 a 1975 ocho explosiones por año con 36 muertos y 211 heridos.

1979 a 1980 hubo 45 explosiones. Se deben al polvo producto de manejo de

cereales o ataque de insectos. Ultrafinas de 91 mm y 1.49 g/cm3. Suspendidas en el aire e inician la

explosión.

Explosiones en bodegas

Condiciones necesarias:◦ Existencia de material suspendido◦ Local cerrado◦ Atmósfera oxidante◦ Fuente de calor o ignición

Primera fase: Chispa o fuente de ignición que “prende” (Reacción en cadena) las partículas del aire haciendo un cambio de presión.

Explosiones en bodegas

Segunda fase: Se levanta y se quema el polvo del piso y paredes que se levantó por la primera fase.

La segunda fase es de mayor intensidad. Los focos de calentamiento son por acción

fúngica y sus gases resultantes.

Explosiones en bodegas

Focos de ignición:◦ Uso de equipo de soldadura◦ Lámparas de mano◦ Chispas o cortos circuitos en interruptores◦ Problemas con transformadores◦ Equipo eléctrico en general

Explosiones en bodegas

Ventilar apropiadamente Remover material extraño Proteger el equipo eléctrico Controlar electricidad estática Filtración de aire

Medidas preventivas

DeBruce Grain silo, Kansas, USA, 8th June 1998

Consequences: 7 dead, 10 badly injured, several light injuries. Silo destroyed

What happened before explosion: Silo was being prepared for the harvest. Staff was cleaning the bucket elevators, hoppers, machines. The cleaned dust was put into the main elevator to be transported to one of the cells which was meant to collect waste from the grain. Probably becuase of some stone or piece of metal, the spark occured in the head of the elevator, igniting the whirled dust inside the elevator's head

DeBruce Grain silo, Kansas, USA, 8th June 1998

6th Jan 1979 in Bremen, Germany

It appeared that a fire started in a sample room, in the basement of one building, and propagated up through broken ceilings to the second floor level. The cause of the initial fire was not established. At second floor level, a powerful dust explosion took place, probably because flour was releasd from equipment damaged by fire, or the convection currents from the fire lifted dust deposits in the area. Extensive

building damage in this area was caused by the first explosion. there were 14 people killed, 17 injured

6th Jan 1979 in Bremen, Germany

Comercio e Industria Brasileña (Coimbra) Paranaguá-Brasil, 16 de noviembre de 2001.

El Cuerpo de Bomberos, informo que el maíz estaba saliendo del silo, en correas mecánicas, para un navío francés. “Lo que no sabemos aún es cual fue la fuente de ignición” La policía técnica,

debe analizar lo que quedo del silo para determinar la causa.

Perdida total del silo, con más de 10 mil metros cuadrados, 2 víctimas quedaron en estado grave 

Dos personas murieron y otra más permanece herida de gravedad luego que a las 13:10 horas de este lunes, una explosión en la zona de silos de la Cervecería

Cuauhtémoc Moctezuma derribó la parte superior de uno de los altos contenedores.

Cervezería Cuahutémoc Moctezuma, Jalisco, martes 2 de junio de 2009

Microbiología de los cereales

La microbiota de los granos de cereales y leguminosas es la proveniente del suelo y el ambiente del depósito, además de la adquirida durante el procesamiento.

Aunque tienen alta concentración de carbohidratos y proteínas, su baja actividad de agua restringe el crecimiento microbiano si se almacenan adecuadamente.

Microbiología de los cereales

Las condiciones de almacenamiento, tales como el contenido de humedad de los granos, la temperatura y el tiempo de almacenamiento, son factores críticos en el control de los microorganismos.

1. Ambiente 2. Fertilizantes 3. Animales e Insectos 4. Procesado

FUENTES DE CONTAMINACION

El deterioro de los granos es causado por tres tipos de microorganismos:

Hongos Bacterias Levaduras

MICROORGANISMOS MAS COMUNES EN CEREALES Y SUS PRODUCTOS.

Encontradas en la superficie de los granos recién cosechados:

Pseudomonas Enterobacter Micrococcus Brevibacterium Bacillus

BACTERIAS

Si se encuentran en contacto con desechos de animales o humanos, insectos, pájaros, se pueden determinar:

SalmonellaEscherichia ColiShigella o Klebsiella

BACTERIAS PATÓGENAS.

Bacillus cereus es frecuente en arroz, en los platillos preparados pueden desarrollarse produciendo toxinas.

INTOXICACIONES

Mantener los granos secos con adecuada ventilación para remover humedad y prevenir condensación.

Fumigar matando insectos que dañan los granos.

Lavado antes de la molienda para remover polvo y disminuir carga microbiana.

CONTROL

Alternaria Curvularia Fusarium Nigrospora Piricularia Chaetomium Sphaerosis Aspergillus Penicillium Rhizopus Helminthosporium Cephalosporium

HONGOS

Los hongos se pueden clasificar en dos clases:

Hongos de campo: En este grupo se encuentran el Fusarium, Alternaría y Cladosporium. Son causantes de la pérdida del poder germinativo de las semillas, afectan su color y apariencia en general.

Hongos de Almacén: Los principales son Aspergillus y el penicillium, generalmente están en los granos antes de la cosecha.

Factores que influyen en el desarrollo de los hongos de Almacén

Alto contenido de humedad del grano. Temperatura en el grano alta en la cosecha y en el

almacenamiento. Presencia de materiales extraños al grano. Granos partidos o sucios.

Medidas de control Para la prevención del ataque de hongos en granos de cereales se emplean métodos físicos y químicos.

Los mohos pueden invadir los granos desde el campo debido a que tiene una humedad más alta (22 a 25% y Aw de 0.95 a 1.0).

Cuando el grano madura el contenido de agua desciende y el crecimiento del hongo cesa. Si la humedad continúa alta, el hongo matará el embrión además de que algunos pueden producir micotoxinas.

Durante el almacenamiento si el porcentaje de humedad se mantiene < 13% el hongo muere.

Hongo Aw mínima de crecimiento

Aspergillus halophilicus 0.68Aspergillus restrictor 0.70Sporendonema 0.70Aspergillus glaucus 0.73Aspergillus candidus 0.80Aspergillus ochraceus 0.80Aspergillus flavus 0.85Penicillium 0.80 a 0.90Levaduras, bacterias y algunos hongos

0.95-1.0

 

Principales micotoxinas producidas en granos.

Micotoxina Afección que produce

Microorganismo productor

Grano

Ergotoxina Ergotismo. Mareos, dolor de cabeza, calambres. Gangrena de extremidades

Claviceps purpurea Cereales: centeno 

Aflatoxina Carcinógenas. Inhiben sintésis de ácidos nucleícos y proteínas. Son termorresistentes y se destruyen con alcalis.

Aspergillus flavus Cacahuates, maíz, nueces, arroz

Patulina Carcinógenas. Penicillum patulum Penicillum expansum

Arroz

Acido penicilinico Carcinógenas. Ocasionan daño renal.

Penicillum martensii Maíz, frijol

Ocratoxina Carcinógenas. Daños a riñón y necrosis hepática.

Aspergillus ochraceus Maíz, cebada

Islanditoxina Carcinógenas. Ocasiona trastornos nerviosos

Penicillum islandicum Arroz

1. Pérdidas de almidón. 2. Disminución de la capacidad de germinación.3. Alteración de las propiedades del gluten.4. Aparición de sustancias tóxicas.5. Producción de sabores y olores a moho.6. Decoloración parcial o total del grano.7. Calentamiento de la masa de granos.8. Cambios bioquímicos.9. Pérdida de peso.

Problemas que causa el crecimiento de microorganismos en los cereales.