Daños en el grano

El daño a los granos es cualquier degradación en la calidad de los mismos . En el comercio actual de granos , este daño puede afectar el precio, la calidad de los alimentos, la calidad de los productos alimenticios y la susceptibilidad a la contaminación por plagas.

Entre el campo y el uso final, el grano puede pasar por cualquier número de operaciones de manipulación que pueden contribuir a dañarlo. Por ejemplo, el grano puede encontrarse con caída libre, cintas transportadoras, canaletas, lanzadores de granos, elevadores , tolvas, secadoras y muchos más. En general, estos métodos de manipulación se pueden evaluar en cuanto al efecto que tienen sobre el grano. El grano dañado a menudo se puede caracterizar por el grado en que reduce el tiempo de almacenamiento. Por ejemplo, los granos agrietados o rotos son más susceptibles a los insectos o bacterias, así como a la degradación química. El daño al grano en sí es solo un ejemplo de las pérdidas sufridas después de la cosecha . Para cuantificar el daño al grano, también se debe comprender la calidad del grano. La calidad del grano es un término muy amplio y puede relacionarse con muchos temas, como material extraño, composiciones químicas, daño mecánico, infestaciones de insectos y muchos más. Estas referencias a la calidad dependen en gran medida del uso final del grano. Ciertos tipos de daño pueden ser aceptables para industrias específicas, mientras que otras no pueden usar grano con estos problemas.

El término daño al grano es tan amplio que puede resultar difícil identificar todos los factores que pueden considerarse daños. Además, estos factores no se miden fácilmente. Muchos métodos comunes para determinar los niveles de daño al grano incluyen algún tipo de inspección visual, que puede conllevar una gran cantidad de errores.

El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) ha elaborado durante muchos años normas para muchos tipos de granos. En esas normas, ha identificado una escala de clasificación normalizada basada en factores como el peso específico y los límites de granos dañados y material extraño. En todas estas normas, las definiciones que se indican para el daño pueden estar abiertas a la interpretación de la persona que evalúa el grano. Por ejemplo, "granos dañados" para el maíz se refiere a granos que están "muy dañados por el suelo, muy dañados por el clima, enfermos, dañados por las heladas, dañados por gérmenes, dañados por el calor, perforados por insectos, dañados por moho, dañados por brotes o dañados materialmente de otro modo". Estas características son en gran medida subjetivas y no se miden fácilmente. ^[1]

En la escala del USDA, a medida que disminuye el número de grado, aumenta la calidad del grano. En las tablas que aparecen a continuación se incluye un resumen de estas normas para el maíz, la soja y el trigo (en vigor desde septiembre de 1996). El USDA también incluye estas normas para muchos granos menos populares, como la cebada , la canola , la linaza , la avena , el centeno , el sorgo y las semillas de girasol .

Una de las formas más comunes de daño a los granos son los granos rotos o agrietados. Esto es probable que ocurra durante los procesos de manipulación y transporte.

El USDA enumera los puntos de corte para el maíz roto como cualquier cosa que caiga a través de un tamiz de agujeros redondos de 12/64, ^{[1] y la soja rota como cualquier cosa que caiga a través de un} tamiz de agujeros redondos de 8/64 . ^[2] Estas normas no tienen en cuenta directamente las grietas que están presentes en la cubierta de la semilla. Se sabe que estas grietas en los granos provocan un deterioro del grano más rápido a través de una infestación acelerada de insectos y hongos y una susceptibilidad más rápida a romperse durante el manejo posterior. ^[4] Se encontró que el tiempo de almacenamiento permitido para el maíz disminuía con un aumento en el daño mecánico (granos rotos/agrietados). Se encontró que el tiempo de almacenamiento disminuía a medida que el daño mecánico aumentaba de cero a cuarenta por ciento. ^[5] Con esta investigación, es necesario intentar minimizar la cantidad de daño mecánico en los granos. Además de las grietas exteriores, se pueden formar grietas por tensión dentro del grano. Estas grietas por tensión generalmente provienen de la combinación de procesos de manipulación térmica y mecánica, como el secado. Se ha descubierto que los granos con grietas internas por tensión tienen una mayor susceptibilidad a la rotura y pueden romperse más rápidamente durante el manejo posterior. ^[6]

Medición de granos rotos o agrietados

Existen muchos métodos disponibles para determinar el daño mecánico del grano. El método más simple implica la inspección visible del grano. El USDA indica que el umbral para el grano roto es cualquier grano que pase por un tamiz de orificios redondos de 12/64 y 8/64 pulgadas para maíz y soja respectivamente, como se indica anteriormente. Esto no tiene en cuenta las grietas o defectos en el grano sobrante.

En 1976, Chowdhury y Buchele desarrollaron un índice numérico de daños para el maíz. ^[7] Propusieron un sistema que caracterizaba el daño de cada grano en una escala de D1 (sin defectos) a D5 (muy severamente dañado). El procedimiento luego toma un promedio ponderado del número de granos asignados a cada nivel para obtener una medida estandarizada del daño mecánico. Este enfoque se basa en observaciones visuales, que conllevan una gran cantidad de variabilidad debido a la persona que realiza la prueba.

Otros investigadores han intentado medir el daño mecánico de maneras más concretas. Un método consiste en utilizar un tinte que se adhiera únicamente a las áreas rotas del grano. A partir de ahí, el tinte se elimina con algún tipo de disolvente y se mide utilizando una técnica colorimétrica . ^[8] Una técnica desarrollada más recientemente utiliza las propiedades dieléctricas del grano para medir el nivel de daño; este método demostró medir con mucha precisión la cantidad de granos dañados. ^[9]

Las infestaciones de hongos e insectos pueden causar pérdidas de materia seca que a su vez hacen que el grano sea menos valioso. ^[10] La infestación de insectos y el crecimiento de hongos (incluido el moho ) van de la mano, ya que muchos insectos se alimentan de los mohos de almacenamiento creados a través del deterioro del grano. ^[10] Las infestaciones de insectos pueden provocar no solo daños al grano, entendidos como tiempos de almacenamiento más cortos, sino que también pueden afectar el peso real del grano, lo que lleva a precios más bajos en el mercado. Además, estos problemas pueden reducir el valor nutricional o químico del grano, lo que puede ser muy importante según el uso final. ^[11] El crecimiento de moho puede ser provocado por la humedad, el daño mecánico, la temperatura de almacenamiento y otros factores. ^[12] Las micotoxinas se refieren a los químicos fúngicos tóxicos que crecen en los cultivos. De estos, el más investigado es la aflatoxina , que tiene el potencial de ser cancerígena (causar cáncer). ^[13]

Identificación de infestaciones de hongos e insectos

La aparición de micotoxinas en el grano puede tener diferentes efectos. Algunos efectos notables incluyen cambios de color o manchas de moho como se muestra en las imágenes, o incluso un olor que proviene del grano. Sin embargo, los efectos más subyacentes de la infección por hongos pueden ser sutiles y difíciles de notar sin realizar pruebas. Al igual que con los granos rotos y agrietados, el daño por moho generalmente se clasifica sobre la base de una inspección visual, que puede ser subjetiva y tener una gran variación. Ng et al. utilizaron un método de visión artificial para evaluar el daño por moho calculando el número de píxeles en una imagen de grano que incluía moho y representándolo como una fracción del área de superficie total. ^[14] La infestación por insectos como el gorgojo del maíz a veces puede ser más fácil de identificar visualmente, pero difícil de cuantificar a gran escala.

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Las polillas son plagas comunes en las instalaciones de almacenamiento de granos y se encuentran con mayor frecuencia cuando el grano se almacena de manera inadecuada. Especies como Pyralis farinalis viven en silos de granos donde la humedad ha podido infiltrarse en el suministro de granos. Estas polillas ponen sus huevos en el grano y todas las partes del grano son devoradas por las orugas después de que nacen. ^[15]

Las ratas y los ratones también pueden dañar el grano almacenado.

El daño por calor probablemente proviene del secado del grano . Es un subconjunto de daño que incluye granos rotos o agrietados, pero el USDA lo identifica como un tipo de daño propio. Las temperaturas elevadas utilizadas durante el proceso de secado para eliminar la humedad pueden tener efectos adversos en los granos mismos. Los signos más comunes de daño por calor incluyen rotura/grietas, decoloración y encogimiento. Cuando el grano pasa por el proceso de secado, los gradientes de temperatura y humedad en el grano pueden causar grietas por tensión tanto en el interior como en el exterior de los granos. ^[16] Estas grietas pueden plantear problemas para la calidad del grano como se enumera en los dos tipos anteriores de daño al grano.

Brown et al. demostraron que a medida que aumenta el contenido de humedad, el porcentaje de granos agrietados por tensión también aumenta para múltiples tipos de secado. ^[17] También se han realizado algunas investigaciones sobre el efecto de diferentes tipos de secadores convectivos. Jayas y Ghosh descubrieron que el porcentaje de granos agrietados por tensión era mayor con secadores de flujo cruzado y menor con secadores de flujo concurrente. ^[16]

Medición del daño por calor

El daño por calor se puede medir de varias maneras. La primera es siempre la inspección visual. Un cambio notable en el color es un efecto distintivo del daño por calor. Algunos investigadores han desarrollado sus propios métodos para identificar las diferencias de color mediante el uso de lo que llaman un medidor de diferencia de color. ^[18] Este medidor mide el color mediante tres parámetros basados ​​en la claridad y la oscuridad de la muestra. Wang, Dowell y Chung crearon un método más reciente para evaluar el daño por calor para el trigo utilizando la espectroscopia de infrarrojo cercano . Su proceso para utilizar el proceso de espectroscopia de infrarrojo cercano podría clasificar los granos dañados por calor con una tasa de precisión de aproximadamente el 96 por ciento. ^[19]

Este artículo se centra en el daño que sufre el grano entre el campo y su uso final. Por lo tanto, la primera causa de daño al grano es la propia cosecha. Una gran causa de daño al grano es el daño mecánico que se produce durante el proceso de trilla en una cosechadora . Este proceso de despojar al grano de la planta a menudo puede provocar grietas y otros daños. Muchas investigaciones han intentado encontrar métodos para minimizar el daño al grano sin inhibir la productividad de la cosecha. Muchos factores de la cosecha pueden afectar la cantidad de daño que sufrirá el grano durante la cosecha. Algunos de estos son incontrolables por el operador, como el contenido de humedad. Sin embargo, muchos de los parámetros de la cosechadora se pueden variar en un intento de reducir el daño al grano y obtener mejores rendimientos. Algunos de estos parámetros incluyen la velocidad del rotor, la velocidad de avance, los ajustes del cóncavo, los ajustes del tamiz y las velocidades del ventilador. Las investigaciones indican que la velocidad del rotor tiene el mayor efecto sobre el daño al grano, y el daño aumenta exponencialmente con la velocidad del rotor. ^[20] Además, el daño al grano puede aumentar a medida que disminuye la velocidad de avance, o la velocidad de avance, de la máquina. ^[20] Se encontraron tendencias similares de velocidad de avance en el trigo. ^[21] La configuración del cóncavo también puede aumentar el daño al grano si el espacio del cóncavo es demasiado estrecho o si aumenta la longitud del cóncavo. ^[22]

Caída libre y chorros

El grano sufre una caída libre durante muchos procesos de manipulación. Por ejemplo, el grano se transporta fuera de la cosechadora y se deja caer en algún otro dispositivo de almacenamiento, normalmente un carro o semirremolque de grano. También sufre una caída libre cuando se descarga en tolvas o silos. El grano puede resultar dañado por la caída libre cada vez que se deja caer en un nuevo dispositivo de almacenamiento. Este daño depende de muchos factores, como el tipo de grano, la altura de recorrido, las superficies de contacto, el tamaño de la descarga y el ángulo de impacto. A medida que aumenta la altura de caída del grano, también lo hace la cantidad de daño mecánico incurrido debido al impacto. Para la misma distancia de caída, el mayor porcentaje de rotura será en el maíz, seguido de la soja y luego el trigo. ^[23] Los lanzadores de granos pueden usarse para esparcir el grano en un intento de alcanzar la capacidad de carga total de un espacio de almacenamiento, y pueden aumentar el daño debido a que el grano se somete a otro proceso de manipulación.

Existen muchas opciones para trasladar granos de un lugar a otro. Algunas de estas opciones incluyen transportadores como transportadores de banda, transportadores de arrastre, transportadores de tornillo y transportadores neumáticos. Los transportadores de banda causan el menor daño al grano debido a la falta de fuerzas de contacto, sin embargo, no se pueden utilizar para pendientes pronunciadas. ^[24] Otro transportador de uso común son los transportadores de tornillo. Los transportadores de tornillo , también conocidos como sinfines, son transportadores hechos de una cuchilla helicoidal con movimiento de rotación para mover el grano. Se encuentran en muchos tipos de equipos agrícolas, incluidas las cosechadoras y los carros de granos, por ejemplo. Los sinfines generalmente tienen altos requisitos de energía, pero son portátiles y de bajo costo. Además, los sinfines tienden a causar altos niveles de daño mecánico al grano. Se han realizado muchas investigaciones para cuantificar la cantidad de daño al grano causado por varios transportadores de tornillo. El porcentaje de daño al grano disminuye cuando el sinfín funciona a plena capacidad porque el grano no puede rebotar y golpear las superficies con tanta facilidad. ^[25] Además, el daño al grano aumenta con el aumento de la velocidad de rotación. En esta investigación con transportadores de tornillo, se encontró que el ángulo de inclinación no tenía un efecto significativo en el daño del grano. ^[25]

Los transportadores neumáticos utilizan una corriente de aire en movimiento para impulsar el grano y se utilizan en situaciones en las que la trayectoria del grano es compleja. El daño al grano puede ocurrir especialmente en cualquier cambio en la trayectoria del tubo, pero se puede minimizar cuando las velocidades del aire se mantienen por debajo de los 25 metros por segundo. ^[24] Se ha demostrado que el daño al grano aumenta exponencialmente por encima de las velocidades del aire de 20 metros por segundo. ^[26] En la investigación de Baker et al. se encontró que los niveles de rotura del maíz en transportadores neumáticos eran similares a los de los transportadores de cangilones o de arrastre. ^[27]

El elevador de granos puede contener varios tipos de estos transportadores, como transportadores de banda o de arrastre. Además, utilizan elevadores de cangilones para elevar el grano desde el punto de descarga hasta los contenedores de almacenamiento. Los elevadores de cangilones se pueden utilizar en muchos lugares de almacenamiento o uso final, después de que el grano se descarga mediante cualquier forma de transporte que se haya utilizado para llegar allí. Los transportadores de cangilones a menudo causan pocos daños mecánicos porque los granos no se mueven continuamente entre sí. El daño al grano solo se produce cuando los granos se cargan en los cangilones en la parte inferior del elevador y cuando se descargan en la parte superior. ^[25]

• Departamento de Agricultura de los Estados Unidos: Normas oficiales de Estados Unidos para granos