Determinação de Umidade em Grãos

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Departamento de Ciência dos Alimentos
Engenharia de Alimentos- Disciplina GCA 104
Determinação de 
Umidade em Grãos
Prof. Luiz Carlos de Oliveira Lima
PhD. Fisiologia Pós-colheita de Frutas e Hortaliças
Importância da determinação da umidade
 Operações com Grãos
 Colheita
 Secagem
 Beneficiamento
 Armazenamento
 Comercialização
 Pesquisas
Métodos de Determinação de Umidade
• Existem várias classificações
- Diretos e Indiretos
- Destrutivos e não-destrutivos
Para grãos:
Métodos mais importantes
Destrutivos indiretos
Estufa de secagem
Utensílios
Cadinho
Cápsula de porcelanaDessecador
Pinça
Estufa
Método de medição baseado em
quantidades conhecidas de grãos ou
sementes, sendo a umidade determinada
por pesagens ‘antes e depois’ da secagem
O tempo e a temperatura necessários para o 
processo de secagem dependem do tipo de 
grão e se eles estão inteiros ou moídos
Estufa
Apesar deste ser um método padrão para
medição de umidade de sementes, grãos, leite
e derivados e carnes no Brasil, não existe uma
combinação de tempo e temperatura de
secagem aceita universalmente como padrão.
As estufas podem ser dos tipos:
- Convecção gravitacional
- Mecânico de ar forçado
Estufa (Cont.)
Regras para análise de Sementes (Brasil)
-105±3ºC por 24 h (padrão)
-103±2ºC e o tempo depende da semente
-130 - 133ºC por 2h, por 4h...Depende da 
semente
-ISTA (International Seed Testing Association)
- 103±2ºC e tempo depende da semente
- Outras relações tempo-temperatura
-ASAE;ASABE (American Society of Agricultural 
Engeneers)
- 100ºC, 103ºC ou 130ºC depende do grão
- Tempo varia de 50 min a 72h
Avaliação de métodos
C.G.Lilge, J.F.Pinto, M.A.A.Tillmann
Faixas de umidade utilizadas (Sementes)
-Trigo: 35-30%, 30-25%, 25-20%, 20-15%, 
15-10%
-Milho: 25-20%, 20-15%, 15-10%
105ºC;24h milho 
e trigo
Sem moagem Médias <130ºC
Métodos oficiais 130ºC;4h milho Com moagem Médias105ºC;24h
130ºC;2h trigo Com moagem
Burrows Médias similares
Métodos não
oficiais 
Dole entre leituras dos 
aparelhos na
Universal faixa de 15-10%
Destilação Valor<demais 
métodos
Informativo Abrates, v.11,n.2,2001
Avaliação de Estufas
J.R.Amaral. L.A.Balastreire, M.A.A.Tillmann, C.A. Tillmann
Estufa de desidratação do tipo convecção 
gravitacional
Prateleira Posição do 
sensor
Temperatura 
(ºC)
Fundo 113,9ª
Superior Meio 110,2b
frente 104,1c
Fundo 109,4ª
Média Meio 108,4b
frente 104,1c
Fundo 105,6ª
Inferior Meio 100,8b
frente 99,3c
Nível de significância – Tukey (colunas)
Revista Eng. Rural, Piracicaba, v.4, 1993
Avaliação de Estufas
J.R.Amaral. L.A.Balastreire, M.A.A.Tillmann, C.A. Tillmann
Estufa de desidratação do tipo mecânico de 
ar forçado
Prateleira Posição do 
sensor
Temperatura 
(ºC)
Fundo 99,3 a
Superior Meio 100,2 a
frente 97,9 b
Fundo 98,3 a
Inferior Meio 98,6 a
frente 97,8 a
Nível de 5% significância – Tukey (colunas)
Revista Eng. Rural, Piracicaba, v.4, 1993
Aquecimento direto por IV
Foto: http:/www.gehaka.com.br/produtos.asp
Aquecimento direto
- O material é exposto diretamente a
temperaturas consideravelmente altas.
- O aquecimento pode ser feito por
resistências elétricas comuns, radiação por
IV ou por meio de campos elétricos de alta
freqüência/alta voltagem.
-Esse método encurta o tempo requerido
para a determinação da umidade.
Calibração do determinador por
Infra-vermelho Mettler LP 15
-Sementes inteiras:
- Arroz 160ºC/16 min
- Soja 140ºC/30 min
-Sementes moídas:
- Arroz 150ºC/5 min
- Soja 120ºC/15 min
- Cebolas 130ºC/8 min
Medidas comparadas com método da estufa
A 105±3ºC por 24h
Terra et al., RBS, v.13, n.2, 1991
Forno Microondas
Microondas
O forno microondas doméstico pode ser 
usado num método de determinação de 
umidade de grãos inteiros e moídos, com 
resultados comparáveis aos métodos da 
estufa (# 0,4pp para sementes de tomate, cebola, cenoura, Frondoso et 
al., RBS, 1998).
Tempo varia com a umidade do grão
350W, 11, 12,5 e 15 min, umidade das 
sementes de 5-15%
Medidor Universal
Método Elétrico
A determinação de umidade por meios 
elétricos baseia-se na medição de 
propriedades elétricas do material que são 
dependentes da umidade.
O produto é comprimido entre dois eletrodos 
e a resistência elétrica medida é traduzida 
para uma leitura de umidade
Método Elétrico
Esse tipo de instrumento tem limitações na 
faixa de umidade que pode ser medida com 
precisão, a qual situa-se entre 8 e 22%.
Tem boa precisão se mantido dentro de 
uma certa faixa de determinação de 
umidade no seu uso diário
Destrutivos diretos
Métodos de destilação
Medem diretamente a umidade retirada dos 
grãos, captada na proveta na forma de água 
líquida
Essas medidas diretas de umidade são 
destrutivas e não podem ser feitas 
rapidamente
Requer um controle preciso do processo de 
destilação
Método de Bidwell-Sterling
Destilação com refluxo em solvente menos 
denso que a água:
-Tolueno (mais utilizado)
-Tolueno entra em ebulição
- Forma uma emulsão na forma de vapor
- Emulsão condensa
- Ao resfriar a turvação desaparece
Condensador
Tolueno condensado
água retirada da
Amostra
Tolueno sendo aquecido
Amostra (Matéria seca)
Chapa aquecedora
Entrada de água fria
Saída de água fria
Métodos por Destilação
Vantagens:
 Aplicável a alimentos com baixo teor de 
umidade
 Aplicável a alimentos com óleos voláteis
Especiarias, condimentos, óleos essenciais.
 Método aprovado pela AOAC para:
Especiarias, queijo, rações animais, etc
 Bons resultados em:
Frutos secos, óleos e ceras
 Equipamento barato e fácil de operar
 Menor decomposição térmica que métodos 
com estufa
Métodos por Destilação
Desvantagens:
 Destrutivo
Relativamente lento
 Usa solventes inflamáveis
 Não aplicável a todos os tipos de alimentos
 Não utilizado em rotina
 Leitura de volume de água menos rigoroso 
que determinações de peso
Métodos Químicos
 É um método de análise química, rápido, 
requer laboratório e pessoal especializado
 Adição de reagentes químicos à amostra.
 Produz alteração nas propriedades do 
sistema: massa, volume, pressão, pH, cor e 
condutividade.
 Alterações correlacionadas com teor de 
umidade através de curvas de calibração.
 Requisitos: Reagente tem que reagir com 
a totalidade da água presente e não reagir 
com outros componentes do alimento.
Métodos Químicos
 O método de Karl Fisher é um dos mais 
precisos e exatos para determinação de umida-
de em alimentos com baixo teor de água e 
ricos em açúcares e proteínas (grãos, frutos 
secos, doces, café, chocolate, óleos e gorduras.
 Baseado na reação de redução do iodo por SO2
2H2O + SO2 + I2 H2SO4 + 2HI
 HI é incolor
 I2 é castanho avermelhado
Medição da cor quando água reage
Métodos Químicos
Método de Karl-Fischer
I2 e SO2 são gases e tendem a volatilizar
Reação inicial modificada por adição de 
solventes que mantenham I2 e SO2 em 
solução.
 piridina (C5H5N)
Utiliza-se uma solução metanólica contendo 
I2∕SO2∕piridina na proporção de 1:3:10
Não-destrutivos
indiretos
Método elétrico
Os medidores de umidade por capacitância 
medem a constante dielétrica do grão 
colocado entre as duas placas de um 
capacitor
A constante dielétrica é dependente da 
umidade
Elétrico – Medidor por capacitância
Foto: http://www.gehaka.com.br/produtos.asp
Medidor por capacitância digital
Foto: http://www.gehaka.com.br/produtos.asp
Tensão elétrica – Método dielétrico
NEVES, E.G.C (dissertação)
Desgaste da bateriax leitura Dole 500 para 
arroz com casca e beneficiado
Umidade das amostras:
-22%, 18%, 14,7%, 11,9%
Tensão:
-9,5 a 4V
Temperatura ambiente:
-10, 20 e 30º
Tensão elétrica – Método dielétrico
NEVES, E.G.C. (Dissertação)
Conclusões:
-Leituras são afetadas pela tensão
-Leitura aumenta à medida que a tensão 
diminui (bateria descarrega)
-Temperatura ambiente afeta leituras
-Níveis de tensão < 8,0V comprometem 
confiabilidade da medida
- Para mesma tensão, a influência da 
temperatura é maior para amostras com 
maior grau de umidade
Método elétrico -Medidor Motomco
Foto:http:/geocities.com/motomco2001/calibração.htm
Método elétrico - Motomco
Motomco 919- Método por capacitância, foi 
considerado padrão pelo USDA até 
recentemente e está em transição.
GIPSA (USDA Grain Inspection, Packers and 
Stockyards Administration)- a partir de 
05/fev/99, todas as determinações de 
umidade oficiais de milho, soja e girassol 
devem ser inspecionadas pelo USGSA (US 
Grain Standards Act) e usando o Dickey-john 
GAC 2100.
GAC2100 Grain Analysis Computer
Foto:http:/yolo.net/wvm/calplus/dickey-john
Medidor em Tempo Real
Medidor em Tempo Real
 São teoricamente rápidos e precisos
Usados em colhedoras de grãos com 
monitor de rendimento instalado
É essencial para trabalhar com agricultura 
de precisão
Necessita de calibração e tem as vantagens 
e desvantagens dos medidores elétricos por 
capacitância
Acústicos
 Proposta de um novo método visando 
inicialmente seu uso em agricultura de 
precisão – colheita.
 Baseia-se na medida do som que o grão 
produz quando sofre impacto sobre uma 
superfície
Hipótese: Grãos com diferentes graus de 
umidade produzem sons em diferentes 
freqüências acústicas
Acústicos - Protótipo
Acústicos
Foto: http:/library.mastata/ETD-db/theses/available/.../restrited/cover.pdf
Método acústico
Luz, M.L.G.S. (tese doutorado)
 4 var. de milho e 4 var. de soja
 5 níveis de umidade de cerca de 7, 11, 13, 
15, 17%
 Som obtido por cilindro metálico rotativo 
excêntrico
 Coletados sinais de 0 a 80 KHz
 FFT foi usado para transformar o sinal 
temporal para domínio de freqüência
Variedades estudadas
 4 variedades de soja estudadas
- Hutchenson
- Deltapine 580GR-G112
- Dillon
- Boggs
 4 variedades de milho
- Pioneer 3165
- Pioneer 3223
- Dekalb DK626RR
- Pioneer X304C
Aspectos gerais
Milho
Conteúdo de umidade
Conteúdo de umidade
Soja 
Aparato utilizado
Equação para Determinação da Umidade
Peso da amostra – Peso da amostra
úmida seca
Peso da amostra úmida
% Conteúdo de
Umidade (p/p)
= X 100
% de Sólidos totais
Peso da amostra
Seca
Peso da amostra
úmida
= X 100
Base úmida