HUMEDAD La humedad en los granos Los granos cosechados de los cereales y de los oleaginosos son de naturaleza porosa, ávidos de agua, con acentuadas propiedades higroscópicas pero en cambio basta que contenga un leve exceso para que en combinación con la temperatura ponga en peligro su conservación. Cuando maduran aun contienen restos de agua del vegetal verde en cantidades cercanas al 30% que será necesario reducir a la mitad o más aun para asegurar la conservación. A esta humedad propia de la planta debe agregarse el agua que ha penetrado en el grano o se ha adherido a su superficie a consecuencia de la lluvia, del rocío o del mismo ambiente absorbiendo vapor que se condensa y es retenido en las superficies interiores debido a su estructura capilar. El agua presente en los granos se halla en 3 estados distintos: 1 Agua esencial o combinada formando la materia orgánica, integrando sus

moléculas como humedad de constitución de los componentes del grano. 2 Agua no esencial o absorbida. 2.1 Una cierta cantidad de esta puede estar como agua higroscópica o libre,

simplemente condensada sobre su superficie y en los poros del grano, aumentando a medida el área sea mayor y a medida que aumenta la humedad del aire, es de fácil separación.

2.2 Otra porción de humedad estará dada por el agua de imbibición o sorción, absorbida por las sustancias de carácter coloidal, como ser el almidón, la celulosa y la proteína, no así la materia grasa. Es de difícil separación.

Esto acontece tanto en los cereales como en los oleaginosos pero estos no contienen tanta humedad por que la materia grasa no es higroscópica. La determinación exacta de cada una de estas humedades se hace difícil, siendo la causa principal de la existencia de los variados métodos de determinación de humedad, con resultados a menudo no coincidentes. Debido a ello el contenido de humedad de los cereales y oleaginosos conviene expresarlo en función del método empleado definiéndolo, cuando se lo determina con fines comerciales, como perdida de peso. Relación entre la humedad del grano y el ambiente Es posible como se ha visto, estimar un cereal y exponerlo en un ambiente cuya humedad la hacemos oscilar de seco a totalmente húmedo, es decir de 0 a 100%. Determinando periódicamente la humedad del material se podrá obtener una curva denominada isoterma de absorción, con semejanza a una S, con la parte central casi recta y demostrando que en los extremos es más fácil humedecer o secar el material expuesto en esos limites. En términos generales para dar una idea aproximada se puede decir que un cereal expuesto en una humedad relativa de 20% equilibra su contenido de humedad en 8% y con 90% en 20%.

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En los oleaginosos estas cifras llegan en 20% a 3 - 5% y en 90%, en girasol 90% en girasol a 12%, en lino a 13% y en soja a 19%. Un trigo en una humedad de 70% se equilibrará a 14%. Algo semejante ocurre con los cambios de estaciones, días y horas del día. Cada especie y aun cada clase o tipo se comportará en distinta forma. Asimismo también al exponer un grano en una estufa, el calentamiento del aire hará disminuir la humedad relativa que rodea al material y por lo tanto se producirá la desecación de este. Si se parte de un material seco y se lo expone en ambiente cada vez más húmedo, no describirá la misma curva que si el material está húmedo y se va reduciendo paulatinamente la humedad del ambiente. La diferencia puede llegar hasta 2%, este fenómeno se conoce con el nombre de histéresis. La temperatura es un agente íntimamente relacionado con la humedad, como ya se habrá podido observar. En los granos la vida se encuentra en forma latente, mejor dicho se encuentra impedida de desarrollarse por falta de humedad, si bien como material vivo que es respira y lo hacen conjuntamente con los hongos, bacteria e insectos, destacándose especialmente estos por su mayor metabolismo. Humedad de comercialización Si se parte de grano seco y a intervalos regulares se va incrementando la humedad, manteniendo una temperatura apropiada y constante, los fenómenos metabólicos de los hongos, bacteria e insectos no son correlativos a los incrementos. A cierta humedad se produce un aumento más brusco haciendo peligrar su conservación. Quiere decir entonces que hay un contenido de humedad apropiado para almacenar el grano con la seguridad de mantener su calidad inalterable y no perder peso por excesiva merma. Por que debe entenderse que el dueño de un cereal u oleaginoso tampoco le conviene perder peso por un excesivo secado 2 o 3% menos de humedad serán 2 o 3 kg. menos cada 100 kg. de mercadería El contenido de humedad ideal será el que acuse el grano inmediatamente antes del brusco ascenso, disminuido algo por simple precaución. En términos generales se aconseja para los cereales sanos, secos y limpios la humedad límite de seguridad de 13%, mientras que para un almacenamiento muy prolongado o cuando es para semilla y en climas cálidos deberá ser 1 o 2 grados menos. Los oleaginosos por su naturaleza son mucho más susceptibles al exceso de agua. Si un lino tiene 40% de materia grasa y 10% de humedad, la parte que podríamos titular como no oleaginosa de la semilla tendrá 16,6% de humedad y su comportamiento será diferente a un cereal con solo 10%. Este razonamiento se aplica a todos los granos oleaginosos. De modo entonces que la humedad límite de seguridad para almacenar los granos oleaginosos está entre 7 y 12% según el oleaginoso de que se trate. Por ser tan amplia la influencia de la humedad, antes de la realización de cualquier movimiento de mercadería o realización de análisis se realizará este.

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DETERMINACION DE HUMEDAD

El contenido de humedad es un factor muy importante de calidad por su efecto sobre la conservación. Es evidente el valor económico de conocer el porcentaje de humedad que contiene una mercadería y por ello debe aplicarse con esmero el método de determinación analítico. Por esas mismas causas existen muchos métodos, basados en muy distintos principios, con resultados no siempre concordantes, motivo por el que son reglamentados para obtener resultados comparativos. Las necesidades de exactitud y rapidez no siempre son las mismas, a una persona que está cosechando le interesa un medidor rápido, resistente y de simple uso para destinar el lote a la secadora o directamente al silo. La exactitud estará relativamente en segundo lugar. Hoy con la implementación del silo bolsa esta determinación tendrá que ser lo suficientemente ajustada como para no tener problemas posteriores. En cambio en una transacción comercial o un molinero le interesará un aparato sencillo y un método práctico pero exacto aunque demore algo mas la operación. Finalmente a un hombre de laboratorio necesita la mayor exactitud sin preocuparle mayormente la demora. En base a estos conceptos los métodos analíticos se han clasificado en dos grupos: básicos o de referencia y prácticos. Los primeros a ser utilizados en laboratorios más completos y por personal idóneo, servirán como patrón y ajuste de los otros métodos prácticos. El método patrón servirá de referencia, deberá dar resultados reproducibles, tener precisión y ser tan exactos como los conocimientos de la actualidad lo permitan. Los métodos prácticos deben ser sencillos, de fácil manipuleo para operadores no químicos y deben permitir su control y puesta a punto, accesible para ser empleados en las transacciones comerciales. Existen principios diferentes para determinar humedad de los cereales, oleaginosas, y productos y subproductos de su industrialización.

• Destilación. • Secado o perdida de peso. • Determinación de constante eléctrica. • Determinación por vía química. • Determinación por Resonancia magnética nuclear. • Determinación por infrarrojo. Por transmitancia Por refractancia.

Los métodos de secado por estufa son los más frecuentes en los laboratorios por ser muy sencillos y precisos. Todos tratan de eliminar solamente el agua absorbida o no esencial que se halla en el grano pero resulta una ardua tarea la puesta a punto de un método, determinar con exactitud el momento de eliminación total del agua interior sin llegar a liberar algo de agua combinada y materias volátiles.

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Hay diversos tipos de estufas; todas tienden a asegurar una temperatura uniforme en toda la zona de secado, ya sea produciendo una corriente continua de aire seco por medio de dispositivos de entrada y salida del aire o bien rodeando a la cámara por un liquido como ser: agua, glicerina, aceite, etc., o produciendo el vacío en la atmósfera caliente que rodea el grano. El control de la temperatura se realiza mediante la utilización de los controladores electrónicos toma la lectura de una termocupla ubicada estratégicamente y a su vez puede estar conectada a una computadora donde con la implementación de un programa se monitorea y registra tanto en gradientes de temperatura y gráficamente los cambios que se producen en el interior de la estufa. No esta de más tener un termómetro calibrado para realizar mediciones periódicas como control. Es necesario tener un mapeo del funcionamiento para asegurar la uniformidad de la temperatura en toda la zona de secado, para ello hay empresas acreditadas para tal fin. Los granos o cualquier material que sea, por lo general deben ser previamente triturados a un determinado grado de molienda, detalle éste que dificulta la operación. El material triturado al ser retirado de la estufa, en contacto con la atmósfera como está muy seco absorbe humedad, por lo contrario si se trata de una muestra muy húmeda al molerla puede haber alguna pérdida por lo que debe actuarse con rapidez al retirar las cápsulas de la estufa, enfriar y realizar las pesadas. Cuando las muestras son muy húmedas a fin de salvar las diferencias enunciadas puede hacerse la operación en dos tiempos, primero secar el grano hasta una humedad cercana a 16%, si se trata por ejemplo de trigo y luego proceder a moler. La temperatura y tiempo de secado varía según el método y material examinado, empleando estufa de vacío o presión reducida, los métodos de referencia más comunes producen la deshidratación a 98° a 100° hasta peso constante del material examinado, o bien durante 5 horas. Otra alternativa es a 48° a 50° hasta peso constante, temperatura que evita cualquier alteración de la materia orgánica pero puede tener el inconveniente que se originen fermentaciones por ser un calor muy suave. Hay métodos universalmente reconocidos como básicos dados por asociaciones internacionales de químicos: Oficina Internacional de Normalización (ISO), Asociación Nacional de Química Cerealera (ICC) y Asociación Francesa de Normalización (AFN). Instituto Argentino de Normalización y Certificación (IRAM). Los Métodos de estufa a presión normal oscilan en una combinación de temperaturas y tiempo de exposición que van de 100° a 130° y de 1 hora hasta 72 horas. Un método muy empleado en nuestro medio para trigo y otros cereales es a 130° más o menos 3°, en estufa con circulación forzada de aire, durante 2 horas. En las bases de comercialización de los granos oleaginosos se da como método patrón el que emplea 5 grs. de muestra sin moler, secada durante tiempos variables según el grano de que se trate. En lino, soja y colza durante 180 minutos, maní 165 y girasol y cártamo 75 min. Es obligatorio hacer las determinaciones por duplicado, debiendo estar ambos resultados dentro del 2% del promedio. Por ejemplo: una muestra de soja da una humedad de 12,0% y 12,2%, cuyo promedio es 12,1%, sumándole y restándole el 2% nos dará

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12,342% y 11,858%, expresadas al décimo serán 12,3% y 11,9% abarcando ampliamente los resultados primitivos. Si los duplicados hubieren sido 12,0% y 12,5% estarán justo en los extremos del error admitido. En el caso de que se excedieran deberá repetirse la operación. En los métodos por destilación de agua contenida en los granos se emplean aceites minerales no destilables, como por ejemplo en el Método Brown Duvel. Este es un método que requiere de pericia, por la calibración previa a la determinación, comúnmente usados hasta la aparición y divulgación de los métodos eléctricos. En este método es importante ajustarse exactamente a lo prescripto tanto para la construcción del aparato como en el procedimiento, puesto que el aparato debe responder a las medidas indicadas para su fabricación y las temperaturas y ejecución deben cumplirse sin alterarlas. Existen modelos de aparatos perfeccionados por técnicos argentinos y fabricados en el país que dan seguridad a este método que fue empleado tradicionalmente para determinar la humedad del maíz y arroz. Se aconseja su utilización bajo algunas normas de seguridad como ser, la ubicación bajo campana, Los métodos basados en constantes eléctricas miden la resistencia que ofrece la muestra examinanda al paso de la corriente eléctrica. A mayor humedad del grano, mayor paso de corriente eléctrica, es decir menor resistencia y mayor conductibilidad. El grano es colocado en contacto con los electrodos conectados en serie con un galvanómetro provisto de una escala especial. La operación es sumamente rápida, lo que ha hecho que se divulguen pero son susceptibles de diversas fallas. Por ejemplo cualquier desajuste del aparato o bien un mal contacto del material analizado con los electrodos, inducirá a error. Lo mismo puede suceder con granos recién mojados o provenientes de la secadora, vale decir con humedades irregulares. Para corregir algunos errores en los aparatos de conductancia se los ha reemplazado por medidores que aprovechan las propiedades dieléctricas de los materiales aislantes, como en este caso son los granos con reducida humedad. Las propiedades dieléctricas de los granos dependen en gran parte de sus contenidos de humedad, además la capacidad de un condensador actuando el grano como dieléctrico, variará de acuerdo al contenido de humedad de la muestra. Estos aparatos son de fabricación y ajustes más complicados que los anteriores y se los ha denominado de capacitancia. Dada su practicidad son universalmente usados en las operaciones de recepción y entrega de granos, denominados comúnmente humedímetros. En general los medidores eléctricos deben controlarse con otros métodos. Los métodos químicos utilizan diversas substancias desecantes que absorben la humedad de los granos. En el caso por ejemplo, de agregar carburo de calcio se forma gas acetileno que es posible medir por su escape mediante una llama. Finalmente también hay medidores que dosan la humedad del ambiente intersticial de una masa de granos almacenados en un silo mediante un filamento que puede ser un cabello humano. Después de un tiempo de almacenado el ambiente intergranario estará en equilibrio con la humedad del grano, según lo hemos visto, pero indudablemente estos métodos son solo auxiliares.

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NIR, Técnica de espectroscopia, de baja resolución, en onda continua (C.W.) funcionan mediante la cantidad de átomos de hidrógeno, están asociados comúnmente con una fase de humedad (agua) se comporta como pequeñas barras magnéticas y cuando una muestra se coloca en un campo magnético, esos núcleos tienden a alinearse en forma paralela al campo, induciendo una magnetización de la muestra. La orientación de los núcleos puede cambiarse por aplicación de radiofrecuencia (luego llamado R.F) a la muestra, y la detección de la energía absorbida por la muestra conduce a una señal de R.M.N, que es la que se mide. La técnica de honda continua es una técnica de corrimiento de campo, como el campo se desplaza a la frecuencia de resonancia del protón libre, los núcleos en la muestra (cuyas frecuencias de resonancia se desvían ligeramente debido a las diferentes estructuras atómicas que los rodean) son excitados selectivamente por la radiación R.F constante y se obtiene un espectro, de absorción de frecuencia, donde el área debajo del mismo es proporcional al número de protones de la muestra. El equipo consta de dos gabinetes, uno de ellos conteniendo la parte electrónica del instrumental, con controles para entrada de datos por el operador y otro conteniendo el imán permanente que se requiere para la experiencia, con espacio entre hierros para el tubo de muestra. N.I.T sistema basado en espectroscopia de transmitancia de infrarrojo cercano en combinación con nuevos algoritmos avanzados, que hacen posible usar la totalidad de la información espectral en las calibraciones. Determina simultáneamente varios constituyentes como humedad. N.I.R las mediciones se efectúan por transmitancia difusa de la radiación infrarroja a través de las muestras, efectuando diez barridos por segundo, en el rango comprendido entre 893 y 1045 n m Todas las muestras son iluminadas con una radiación de intensidad uniforme, integrada por longitudes de onda específicas, según los contenidos de los constituyentes a medir (ej.: humedad) las muestras absorben parte de esa energía. La radiación que logra atravesar las muestras se detecta como logaritmo 1/ t (siendo t la transmitancia infrarroja), se digitaliza y se procesa electrónicamente multiplicándola por las constantes de calibración correspondientes a cada producto analizado. De esa manera, se obtienen resultados porcentuales simultáneos y directos en - típicamente 60 segundos por muestra. Método con equipo BROWN- DUVEL

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Corte mostrando las distintas partes conectadas para su uso

Determinación de humedad por equipo Brown- Duvel. Esta determinación basa su funcionamiento en la destilación. En consecuencia la definición: Es la cantidad de agua y material volátil que podemos extraer del grano.

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Método de Estufa con circulación de aire forzado Existen muchos modelos y marcas, con capacidades que oscilan de 50 litros a 500 litros o sea si lo medimos por cantidad de capsulas podríamos decir 10 capsulas a 200, con diferentes capacidades calóricos. Esta determinación basa su funcionamiento en la perdida de peso por calentamiento. Estufa con circulación de aire forzado Estufa con circulación de aire forzado con balanza incorporada.

METODO PRÁCTICO PARA LA DETERMINACION DE HUMEDAD EN GRANOS, HARINAS Y SUBPRODUCTOS DEL TRIGO.

1- Objeto 1.1 Establecer el método práctico para determinar el contenido de humedad en granos, harinas y subproductos del trigo 2- Definiciones 2.1 Contenido de humedad. La pérdida de masa, expresada en gramos por 100 gramos, que sufre el producto bajo las condiciones especificadas en esta norma. 3- Resumen 3.1 El producto, previamente molido, se seca a una temperatura de 130ºC ± 3°C a presión atmosférica normal, durante 1 h.

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4- Instrumental 4.1 Balanza analítica 4.2 Aparato para trituración, que cumpla con los requisitos siguientes: a) estar construido de material que no absorba la humedad. b) ser fácil de limpiar y presentar un espacio muerto mínimo. c) permitir una trituración rápida y uniforme sin provocar calentamiento sensible. d) evitar al máximo el contacto con la atmósfera exterior. e) poder ser regulado de manera de obtener partículas de las dimensiones indicadas en 5.1. 4.3 Cápsulas de metal con tapa resistente a la corrosión. Deberá poseer una superficie útil que permita obtener una distribución de la muestra de 0,3 g/cm2. 4.4 Estufa isotérmica de calentamiento eléctrico, regulada de manera que la temperatura del aire sea de 130ºC ± 3ºC, en la vecindad de la muestra. Esta estufa debe cumplir con los requisitos siguientes:

a) Tener una capacidad calorífica tal que, regulada previamente a una temperatura de 131ºC, pueda alcanzar nuevamente esta temperatura en menos de 15 min., luego de introducir simultáneamente el número máximo de muestras a secar.

b) Poseer una aireación suficiente. La eficacia de la ventilación se determina con ayuda de sémola de trigo "durum", cuyas partículas tengan una dimensión máxima de 1 m. La ventilación debe ser tal que, secando simultáneamente todas las muestras que pueda contener la estufa durante 2 h y durante 3 h a una temperatura de 130ºC ± 3ºC, los resultados no presenten entre ellos una discrepancia mayor que ± 2%.

4.5 Desecador, de placa de metal o, en su defecto, de porcelana gruesa, perforada, conteniendo gel de sílice. 5- Reactivos. 5.1 Gel de sílice. 6- Preparación de la muestra. 6.1 Se muele una cantidad de muestra igual a la que va a utilizarse para los ensayos, regulando el aparato de trituración, de manera que el producto de la molienda cumpla las condiciones siguientes:

a) el 100% pase por un tamiz 1,7 mm (Nº 12). b) el 90 % pase por un tamiz 1,0 mm (Nº 18). c) el 50% pase por un tamiz 0,5 mm (Nº 35).

6.2 Tomando la molienda indicada en 6.1como modelo se muele, de la misma forma, otra porción de muestra lo más rápidamente posible, para evitar

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pérdidas de humedad. Esta última es la porción de muestra que se va a ensayar. En caso que la muestra supere los 17% de humedad se procederá a secarla de forma tal que se pueda calcular la baja de humedad y agregar este valor al obtenido en el punto 7 7- Procedimiento. 7.1 La determinación se realiza por duplicado. 7.2 Se seca la cápsula indicada en 4.3, destapada en estufa a 130ºC ± 3ºC, durante 1 h, se saca de la estufa, se tapa, luego se enfría en desecador destapada y se pesa. 7.3 Se colocan en la cápsula aproximadamente 5 grs. de muestra molida como indica en 6.1, se pesa al 1 mg y se seca en la estufa a 130ºC ± 3ºC, durante 1 h, a partir del momento en que la estufa recobra su temperatura inicial. 7.4 Se retira la cápsula de la estufa, se coloca en el desecador, se deja enfriar y se pesa (teniendo en cuenta lo indicado en 7.2). 8- Calculo. 8.1 Se calcula la humedad utilizando la fórmula siguiente: m - m1 H= 100 m siendo: H el contenido de humedad, en gramos por cien gramos. m la masa de la muestra original, en gramos. m1 la masa de la muestra, luego del secado, en gramos. Para la realización de humedad con preacondicionamiento: (mo + m1) m3 100 H1 = + m2 - m3 m0 m 2 m1 m3 H1 = 100 (1 - ) m0 m2 Donde: H1 el contenido de humedad del producto con preacondicionamiento, en gramos por cien gramos.

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m0 la masa de la porción de ensayo inicial en gramos. m1 la masa de la porción de ensayo después del secado, en granos. m2 la masa de la muestra extraída antes del preacondicionamiento, en gramos m3 la masa de la muestra preacondicionada. 9- Precisión 9.1 Repetibilidad. Si la diferencia entre dos resultados sobre la misma muestra obtenida por el mismo análisis y en forma simultánea es menor de 0,2% en valor absoluto, se promedian los resultados, redondeándolos a la primera cifra decimal. Si la diferencia es mayor de 0,2% en valor absoluto, se repite el ensayo sobre una nueva porción de muestra.

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Métodos de determinación rápido Existen de muchas marcas y modelos, variando su precio por las prestaciones y complejidad de su funcionamiento. Solo se muestran en carácter ilustrativo.

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Los últimos métodos mencionados los desarrollaremos en su principal determinación, RMN para Materia Grasa y NIR y NIT en Proteína.

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