BR112013001128B1 - método para secagem de sementes e uso de partículas de zeólita - Google Patents

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Abstract

método para secagem de sementes. a presente invenção refere-se a um método para secagem de sementes que usa partículas de ceólito, sendo que o dito método compreende: a) colocar as ditas sementes em contato com as partículas de zeólito e permitir que as ditas partículas de zeólito sequem o ar no dito fluxo de ar e passe o dito fluxo de ar seco pelas ditas sementes; ou c) colocar as ditas sementes e partículas de zeólito em um recipiente hermético e permitir que as ditas partículas de zeólito acumulem a umidade evaporada pela dita semente.

Description

(54) Título: MÉTODO PARA SECAGEM DE SEMENTES E USO DE PARTÍCULAS DE ZEÓLITA (51) Int.CI.: A23B 9/08; A01C 1/00; B01J 20/18; F26B 5/16 (30) Prioridade Unionista: 16/07/2010 EP 10169901.5 (73) Titular(es): RHINO RESEARCH EUROPE B.V.
(72) Inventor(es): JOHAN VAN ASBROUCK (85) Data do Início da Fase Nacional: 16/01/2013
1/19 “MÉTODO PARA SECAGEM DE SEMENTES e USO DE PARTÍCULAS DE ZEÓLITA”
Campo da invenção [001] A presente invenção refere-se a métodos para aperfeiçoar a qualidade de sementes. Mais particularmente, a presente invenção se refere a métodos para secagem de sementes utilizando-se zeólitas como um material absorvente de umidade.
Antecedentes da invenção [002] O teor de umidade de sementes para semeadura, ou sementes de semeadura, representa um papel crucial na qualidade dessas sementes e no controle de sua deterioração. Apesar do fato disto ser genericamente aceitável, a tecnologia usada para a secagem de sementes se baseia predominantemente na circulação de fluxos de ar aquecidos através dos lotes de sementes. O equipamento de secagem de sementes dedicado disponível e baseado nesta tecnologia é tecnologicamente avançado e dispendioso. Em relação às sementes para consumo, as características de qualidade também devem ser preservadas com a finalidade de preservar o sabor e o valor nutricional. Para fermentação de cevada, por exemplo, é muito importante que as características de germinação das sementes não sejam reduzidas, por exemplo, por ataques de fungos.
[003] Uma consideração importante na secagem de sementes é que a capacidade de germinação e a longevidade (tempo de prateleira) da semente devem ser mantidas. A capacidade de germinação se refere à porcentagem de sementes que após um período definido sob condições ótimas de armazenamento germinam e se desenvolvem em uma muda completa. A capacidade de germinação é determinada por uma amostra representativa da semente. Descobriu-se que a extensão do processo de secagem influencia a capacidade de germinação até o ponto em que a secagem excessiva geralmente resulte em perda de vitalidade. No entanto, uma secagem insuficiente resulta na moldagem das sementes quando armazenadas. De modo mais importante, cada tipo de semente tem suas próprias condições ótimas para secagem. Provou-se ser
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2/19 muito difícil produzir condições de secagem que funcionem bem para uma ampla variedade de sementes.
[004] Embora as sementes de semeadura produzidas por companhias produtoras de sementes tenham genericamente uma qualidade muito alta, a maioria das sementes de semeadura usadas no mundo são “sementes crioulas”, e sua qualidade difere de estação para estação. Na colheita, o teor de umidade das sementes, na maior parte dos casos, não é ótimo e o teor de umidade dentro de um lote de sementes geralmente não é distribuído de modo homogêneo devido a diferenças no campo e aos diferentes níveis de maturidade de sementes nos vegetais.
[005] As sementes crioulas ou “sementes de fazendeiros” são geralmente armazenadas durante muitos meses antes de serem semeadas. Quando armazenadas em países com alta umidade e altas temperaturas, 80% das sementes morrerão ou se tornarão inúteis no procedimento de semeadura, e secagem é necessária para evitar a germinação. Ocorrem grandes perdas pós-colheita devido à secagem imprópria e à germinação de núcleos. Em particular, pequenos fazendeiros necessitam de métodos de secagem de sementes adequados com a finalidade de aperfeiçoar a qualidade das sementes armazenadas.
[006] Não existem métodos presentemente disponíveis com os quais pequenos fazendeiros em áreas menos industrializadas do mundo possam secar de modo apropriado suas sementes guardadas em fazenda. Os secadores de fluxo de ar disponíveis são complexos e caros, e requerem um nível relativamente alto de habilidade do operador. Embora instalações de tratamento de sementes central possam ser usadas, é principalmente muito caro transportar as sementes crioulas das colheitas em massa até as instalações de tratamento de sementes central. Seria muito mais favorável trazer as instalações de tratamento de sementes aos fazendeiros com a finalidade de elevar a qualidade dessas sementes. Isto requer sistemas móveis para tratamento de sementes. Em princípio, tais unidades móveis de tratamento de sementes devem ser simples e fáceis de operar com a finalidade de suportar o tratamento de sementes
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3/19 crioulas nas fazendas em países do segundo e terceiro mundo. Portanto, há uma necessidade por um sistema simples, barato, robusto, eficiente e bem controlável para secagem de sementes que seja preferencialmente transportável e possa, de preferência, até mesmo ser operado durante o transporte das sementes.
Sumário da invenção [007] O presente inventor desenvolveu um simples método transportável (móvel) para secagem de sementes que é tão fácil que pode, em princípio, ser realizado em um balde. A semente seca pode, em princípio, ser mantida no mesmo balde para armazenamento sem a necessidade de separar as sementes a partir das zeólitas.
[008] A invenção se baseia no uso de zeólitas, em particular, partículas de zeólitas. O problema com tais dessecantes é que, embora possam ser prontamente usados para extrair umidade de outros materiais, o processo de secagem é extremamente rigoroso, especialmente quando as microesferas de zeólita e o produto úmido (ou com alto teor de umidade) forem colocados em contato direto. As microesferas de zeólita foram aplicadas com sucesso para a secagem de vegetais cozidos e produtos aquosos, como sedimentos de água servida, e para a torrefação de grãos de café e cacau. No entanto, as células vegetais em tais produtos não precisam sobreviver, em contraste ao embrião de sementes de semeadura ou sementes para fabricação de cerveja. Da mesma forma, as sementes para consumo ou para uso como tempero podem se deteriorar em qualidade se as temperaturas forem excessivas. De fato, o uso de zeólitas na secagem de sementes de semeadura é um território desconhecido. Logo, até o presente é desconhecido se seria possível secar as sementes de maneira bem controlada em um dispositivo simples (de preferência, também móvel) e com boa relação custo-benefício com base em zeólitas com altíssima capacidade de absorção de água, e manter a capacidade de germinação.
[009] O presente inventor descobriu que a secagem de sementes com zeólitas é problemática. De fato, descobriu-se que a mistura de sementes recentemente colhidas com microesferas de zeólita completamente secas e a
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4/19 subsequente absorção de umidade a partir das sementes pelas microesferas resultam em um aumento considerável na temperatura da mistura como resultado do calor gerado nas microesferas de zeólita. De fato, altos níveis de calor são comumente gerados quando sementes forem colocadas em contato cm partículas de zeólita. Esse calor, geralmente excedendo 60 a 100 °C, é extremamente prejudicial à qualidade da semente.
[0010] Agora, o inventor superou este problema e foi capaz de produzir sementes secas com alta capacidade de germinação e longa vida de prateleira. A solução ao problema foi fornecida misturando-se as sementes com partículas de zeólita pré-umedecidas tendo um teor de umidade de pelo menos 3% por peso. Descobriu-se que a adsorção de umidade exotérmica inicial pelas zeólitas era o fator mais prejudicial, porém, este calor é amplamente evitado quando as microesferas de zeólita forem pré-umedecidas até um teor de umidade de pelo menos 3% por peso. As vantagens são que as sementes não ficam expostas ao calor gerado pelas zeólitas durante a secagem, que a capacidade de germinação não é afetada por este método de secagem, e que a capacidade de germinação das sementes durante o armazenamento é mantida em relação aos métodos da técnica anterior de secagem sob condições ambientes.
[0011] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um método para secagem de sementes, sendo que o dito método compreende as etapas de:
[0012] misturar as sementes com partículas de zeólita préumedecidas tendo um teor de umidade de pelo menos 3% por peso, de preferência, pelo menos 5% por peso, com mais preferência, pelo menos 7% por peso, para proporcionar uma mistura de semente e zeólita, e [0013] permitir que a dita semente na dita mistura seque até um teor de umidade final entre 2 e 12% por peso.
[0014] A mistura de semente/zeólita pode ser preparada por mistura, blenda, centrifugação, agitação ou tamboração. Isto pode ser realizado de modo automatizado utilizando-se um misturador, um rotor, uma batedeira, uma
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5/19 centrifuga, um agitador ou um tambor. De preferência, utiliza-se um tambor giratório, tal como um modelo de misturador de concreto.
[0015] Em uma modalidade preferencial do dito método, as partículas de zeólita pré-umedecidas são pré-umedecidas antes da mistura até um teor de umidade entre 5 e 18% por peso, de preferência, entre 15 e 20% por peso.
[0016] Em uma modalidade preferencial de um método da invenção, as partículas de zeólita pré-umedecidas são pré-umedecidas antes a mistura até um teor entre 15% e 85% de seu teor de umidade máximo, de preferência, entre 20% e 85%, com mais preferência, entre 50% e 80% de seu teor de umidade máximo.
[0017] Em uma modalidade preferencial do dito método, as partículas de zeólita são partículas tendo um teor de umidade máximo de 20 a 40% por peso, de preferência, um teor de umidade máximo de 25 a 40% por peso.
[0018] Em uma modalidade preferencial de um método da invenção, o teor de umidade final (após a secagem) das ditas sementes é atingido interrompendo-se o processo de secagem. Isto pode ser realizado utilizando-se o cálculo da capacidade máxima de absorção de umidade das zeólitas e adicionando-se à mistura apenas zeólitas suficientes para que o teor de umidade alvo das sementes seja atingido, não mais que isso. Logo, o teor de umidade final das sementes pode ser atingido misturando-se as sementes e as partículas de zeólita pré-umedecidas em uma razão de peso predeterminada, sendo que o peso de absorção de umidade das partículas de zeólita em relação a seu teor de umidade antes da mistura é escolhido de tal modo que todas as partículas de zeólita atinjam seu teor de umidade máximo no teor de umidade final selecionado da semente.
[0019] Alternativamente, o teor de umidade final das sementes pode ser atingido separando-se as sementes e as partículas de zeólita no teor de umidade final selecionado da semente.
[0020] Em uma modalidade alternativa adicional, o teor de umidade final das sementes pode ser atingido congelando-se a mistura no teor de umiPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 16/36
6/19 dade final selecionado da semente. O congelamento pode ocorrer, por exemplo, reduzindo-se a temperatura da mistura até abaixo de -5 °C ou até abaixo de -20 °C. Nessas temperaturas, não ocorre nenhuma troca de umidade a partir da semente às partículas de zeólita.
[0021] Também é possível realizar a etapa de secagem em múltiplas etapas, isto é, a partir do teor de umidade de semente de 25% por peso, até 20% por peso, e em uma etapa subsequente (utilizando-se novas partículas de zeólita pré-umedecidas) até um teor de umidade de semente de 15% por peso. Também é possível adicionar partículas de zeólita pré-umedecidas adicionais à mistura seca ou de secagem com a finalidade de atingir um teor de umidade menor das sementes. Em vigor, uma etapa de misturar as sementes com as partículas de zeólita pré-umedecidas pode ser repetida até que o teor de umidade das sementes alcance um nível desejado.
[0022] Em outra modalidade preferencial de um método da invenção, as sementes são livre de água aderente antes da mistura. Isto significa que as sementes são deixadas secar ao ar, ou pode-se soprar ar através das sementes, ou as sementes podem ser roladas sobre uma almofada absorvente de água antes da sua adição à mistura.
[0023] É possível nos métodos da presente invenção que o teor de umidade das sementes seja determinado antes, durante e/ou após a secagem, por exemplo, medindo-se o teor de umidade. De preferência, o teor de umidade da semente é medido antes da secagem com a finalidade de determinar a quantidade de umidade a ser extraída das ditas sementes, e, portanto, determinar a quantidade de zeólitas pré-umedecidas necessárias para secar as sementes.
[0024] Em uma modalidade preferencial de um método da invenção, a mistura obtida após a mistura das sementes com as partículas de zeólita é mantida em movimento. A manutenção do movimento pode ser mantida até que as sementes estejam secas.
[0025] Ainda é possível que as sementes e as partículas de zeólita sejam separadas após a secagem, por exemplo, por peneiração, embora possa
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7/19 ser possível, em alguns casos, manter as sementes e as partículas de zeólitas misturadas e semear a mistura com a finalidade de produzir uma colheita. Para peneiração, é vantajoso ter as partículas de zeólita escolhidas de tal modo que seu tamanho médio seja maior que o tamanho médio das sementes.
[0026] Em uma modalidade preferencial da invenção, as sementes são sementes recentemente colhidas. Uma vantagem do presente método é que a secagem pode ser realizada “na fazenda”, sendo que esse termo se refere ao fato de que o método não precisa ser necessariamente realizado em uma escala industrial ou em um ambiente, mas pode ser praticado em um ambiente agricultural de pequena escala, com a máxima preferência, diretamente no local da colheita.
[0027] As sementes que podem ser usadas em um método da invenção podem, em princípio, ser qualquer tipo de semente, de preferência, sementes de vegetais ou sementes de frutas, mas sementes de consumo, sementes de forragem ou sementes de colheitas industriais também podem ser tratadas utilizando-se o método da presente invenção. As sementes mais adequadas são as sementes de soja e as sementes de arroz.
[0028] É possível realizar a secagem em temperaturas ambientes, mas ambientes de temperatura elevada ou reduzida também são possíveis.
[0029] Muito embora o método da invenção seja essencialmente completado mediante a secagem das sementes ao teor de umidade desejado, é possível estender o método com etapas adicionais, tal como regenerando-se as partículas de zeólita. A regeneração neste contexto se refere ao processo de secagem das zeólitas com a finalidade de prepará-las para uma nova rodada de secagem de semente. A regeneração da zeólita é, em particular, realizada por tratamento térmico das partículas de zeólita. De preferência, a dita regeneração é realizada em uma temperatura entre 100 e 400 °C, com mais preferência, em uma temperatura entre 200 e 250 °C. Em modalidades preferenciais de um método da invenção, o método pode compreender a etapa de regenerar as ditas partículas de zeólita aquecendo-se, de preferência, em uma temperatura entre 200 e 400 °C, com mais preferência, 220 e 250 C. De prefePetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 18/36
8/19 rência, a etapa de regeneração é seguida por uma etapa de pré-umidificação, sendo que as partículas de zeólita são umedecidas com água até um teor de umidade de pelo menos 3% por peso, de preferência, pelo menos 5% por peso.
[0030] Em outro aspecto, a presente invenção se refere ao uso de partículas de zeólita para secagem de sementes.
Breve descrição dos desenhos [0031] A Figura 1 mostra a configuração conforme descrito no Exemplo 1.
[0032] A Figura 2 mostra o teor de umidade e a temperatura em um recipiente de sementes durante e após a secagem com partículas de zeólita conforme descrito no Exemplo 2.
[0033] A Figura 3 mostra o efeito de armazenamento sobre a capacidade de germinação das sementes secas por dois métodos diferentes.
Descrição detalhada da invenção [0034] O termo “sementes” se refere a qualquer semente, como; sementes brutas, sementes revestidas, sementes condicionadas, sementes peletizadas. De fato, conforme declarado anteriormente, pode-se usar qualquer semente em um método da invenção. As sementes particularmente úteis são sementes de trigo, aveia, milho (maiz), cevada, centeio, painço, arroz, soja, canola, semente de linho (linho), girassol, cenoura, salsifi negro, feijãotrepador, feijão de goa, ervilha aspargo ou feijão alado, feijão-branco, feijão escalador ou feijão pólo, feijão-vagem, feijão-fava ou feijão de campo, ervilha de jardim ou ervilha verde, tremoço, tomate, pimenta, melão, abobora, pepino, berinjela, abobrinha, cebola, alho-poró, alface, endívia, espinafre, rapúncio, pepino gherkin, repolho (roxo), repolho crespo, couve repolho, repolho chinês, repolho pak-choi (bok choy), couve-flor, couve de Bruxelas, beterraba sacarina, beterraba, couve-rábano, chicória, alcachofra, aspargo, brócolis, salsão, aipo, rabanete, ervas e temperos, coentro, amendoim, gergelim. Com a máxima preferência, nos aspectos da presente invenção, utilizam-se as sementes de soja e arroz. A semente inclui referência a sementes de semeadura, sementes para consumo (tais como arroz e trigo), e sementes para uso como temperos (tal
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9/19 como coentro). De preferência, as sementes nos aspectos da invenção são representadas como sementes de semeadura e sementes para consumo, com a máxima preferência, sementes de semeadura. Nos aspectos da invenção, podem-se utilizar sementes torradas, porém, são preferencialmente excluídas nos aspectos da mesma. Nas modalidades preferenciais dos aspectos desta invenção, as sementes são sementes frescas. Em outras modalidades preferenciais desta invenção, as sementes (antes de serem secas pelo método desta invenção) têm um teor de umidade de pelo menos 3% por peso, com mais preferência, pelo menos 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, e 14% por peso, ou pelo menos 15% por peso.
[0035] O termo “sementes de semeadura” se refere a sementes para semeadura, isto é, sementes vivas que são usadas para a geração de plantas de progênie desenvolvidas a partir das ditas sementes de semeadura quando plantadas em um solo ou em um substrato de crescimento adequado. O termo sementes de semeadura não abrange as sementes em pó não destinadas para semeadura, tal como café torrado, farinha e pó de cacau.
[0036] O termo “zeólita” se refere a uma família de minerais de aluminossilicato hidratados microporosos. Sintetizaram-se mais de 150 tipos de zeólita e 48 zeólitas de ocorrência natural são conhecidas. A zeólitas têm uma estrutura “aberta” que pode acomodar uma ampla variedade de cátions, como Na+, K+, Ca2+, Mg2+ e outros. Estes íons positivos são, de preferência, mantidos livremente e podem ser prontamente trocados por outros em uma solução de contato. Algumas das zeólitas minerais mais comuns são: Amicita, Analcima, Barrerita, Bellbergita, Bikitaita, Boggsita, Brewsterit, Chabazita, Clinoptilolita, Cowlesita, Dachiardita, Edingtonita, Epistilbita, Erionita, Faujasita, Ferrierita, Garronita, Gismondina, Gmelinita, Gobbinsita, Gonnardita, Goosecreekita, Harmotoma, Herschelita, Heulandita, Laumontita, Levyna, Maricopaita, Mazzita, Merlinoita, Mesolita, Montesommaita, Mordenita, Natrolita, Offretita, Paranatrolita, Paulingita, Pentasil, Perlialita, Phillipsita, Pollucita, Scolecita, Dachiardita de Sódio, Stellerita, Stilbita, Tetranatrolita, Thomsonita, Tschernichita, Wairakita, Wellsita, Willhendersonita e Yugawaralita, sendo que todas essas são igualPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 20/36
10/19 mente adequadas para uso na presente invenção. Uma formula mineral exemplificadora é: Na2AbSi3Ow-2H2O, a fórmula para natrolita. As zeólitas de ocorrência natural são raramente puras e são contaminadas em graus variáveis por outros minerais, metais, quartzo ou outras zeólitas. Por esta razão, as zeólitas de ocorrência natural são menos preferenciais em muitas aplicações onde uniformidade e pureza são essenciais, ainda, tais zeólitas impuras são bastante adequadas para a presente aplicação.
[0037] O termo zeólita inclui referência a grânulos de zeólita, a microesferas de zeólita e a partículas de zeólita. Exemplos de zeólitas comercialmente disponíveis são; Linde Tipo A (LTA), Linde Tipos X e Y (Al-rich e Sirich FAU), Silicalita-1 e ZSM-5 (MFI), e Linde Tipo B (zeólita P) (GIS). Outras zeólitas sintéticas comercialmente disponíveis incluem Beta (BEA), Linde Tipo F (EDI), Linde Tipo L (LTL), Linde Tipo W (MER), SSZ-32 (MTT), BRZ® (clinoptilolita). Todas são aluminossilicatos. No método da presente invenção, zeólita Linde tipo A (NaA, KA, CaA), também referida por zeólitas com código de três letras LTA (Linde Tipo A), ou os tipos 3A, 4A e/ou 5A são adequadamente usados.
[0038] O tamanho das partículas de zeólita, conforme o uso em questão, não é particularmente limitado em aspectos da presente invenção, embora, de preferência, o tamanho das partículas de zeólita seja maior que o tamanho da semente, de preferência, entre 1 mm e 40 mm, com mais preferência, entre 5 e 15 mm, com ainda mais preferência, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, ou 14 mm. A vantagem de usar partículas de zeólita, maiores que as sementes, é associada à facilidade de separar as zeólitas a partir das sementes. As partículas de zeólita altamente preferenciais têm um diâmetro de 8 mm.
[0039] Em todos os casos, as zeólitas podem absorver água diretamente ou absorver água a partir da umidade ou de vapor d'água no ar. As zeólitas podem suportar até 55%, ou mais, de seu peso em água. Dependendo do teor de umidade inicial das sementes, da capacidade de suportação de água da zeólita usada, e do teor de umidade final desejado da semente, as zeólitas podem ser adicionadas às sementes em uma razão de peso de (peso de zeóliPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 21/36
11/19 ta versus peso de semente) 100:1 a 1:100, por exemplo, 50:1,20:1, 15:1, 10:1, 8:1, 6:1, 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:8, 1:10, 1:15, 1:20, ou 1:50, de preferência, 3:1 a 1:50. Em situações onde se deseja usar pequenas quantidades de zeólitas (por exemplo, em base de custo), pode ser desejável que a zeólita seja usada, por exemplo, em uma razão de peso de 1:100 a 1:1000 (peso de zeólita versus peso de semente). Pequenas quantidades de zeólita em geral irão requerer um período de secagem mais longo, ou múltiplas etapas de secagem consecutivas com uma regeneração intermitente da zeólita entre as etapas de secagem consecutivas. O teor de umidade final desejado supramencionado da semente (isto é, após o processo de secagem desta invenção) pode, por exemplo, ter um teor de umidade na faixa de 3 a 15% por peso, de preferência, 5 a 10% por peso, com mais preferência, cerca de 8% por peso.
[0040] Em um método preferencial da invenção, as zeólitas são usadas para secar sementes, desse modo, as sementes se encontram em contato físico direto com as zeólitas. No entanto, os termos “mistura” e “misturar sementes com partículas de zeólita pré-umedecidas” conforme o uso em questão devem ser compreendidos como também abrangendo estas modalidades onde as zeólitas são colocadas em um recipiente, e onde o recipiente (uma bolsa, um estojo, ou uma caixa, cada um tendo paredes penetráveis a umidade) é colocado em contato com as sementes (ou, vice versa). Deve-se compreender que estas modalidades onde o calor gerado pelas partículas de zeólita devido á absorção de umidade a partir das sementes, e onde as sementes se encontram em tal posição em relação às zeólitas que o dito calor gerado pode prejudicar a qualidade das sementes, são desenvolvidas para que sejam um aspecto desta invenção, visto que se beneficiarão da descoberta que os danos podem ser evitados utilizando-se partículas de zeólita pré-umedecidas.
[0041] A secagem pode ser realizada em um sistema aberto, porém, é preferencialmente realizada em um recipiente. Desta forma, a influência da umidade presente na atmosfera sobre o processo de secagem pode ser minimizada. Um “recipiente” conforme o uso em questão representa qualquer amPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 22/36
12/19 biente fechado ou semifechado adequado para conter sementes, zeólitas ou misturas das duas. Exemplos de recipientes incluem, mas não se limitam a, um porão de carga de um graneleiro, um contêiner de navio, um silo, uma câmara de armazenamento, uma caixa, um balde ou uma bolsa. O recipiente pode ser produzido a partir de qualquer material, de preferência, o recipiente é um recipiente de plástico ou de aço.
[0042] O presente inventor descobriu um método bastante eficaz para secar sementes com base no uso de zeólitas.
[0043] O método da presente invenção compreende colocar em contato (ou posicionar em estrita proximidade de tal modo que a umidade e o calor possam ser trocados diretamente entre as sementes e as zeólitas) as sementes com as partículas de zeólita. Isto resultará na transferência de água (umidade) a partir das sementes para as zeólitas. A absorção ou coleta de umidade (água) pelas zeólitas não é uma reação de equilíbrio, porém, é essencialmente irreversível. A água pode ser liberada a partir das zeólitas pela regeneração das zeólitas. Este método pode ser adequadamente realizado imediatamente após a colheita das sementes. Essencialmente, um simples misturador de concreto ou outro tambor pode ser usado, proporcionando, assim, um método de secagem de semente eficiente e de baixo custo que pode ser aplicado por qualquer fazendeiro diretamente após a colheita. Ademais, esta modalidade pode ser realizada durante o transporte misturando-se as sementes e as zeólitas em um recipiente de transporte adequado, proporcionando, assim, um procedimento de secagem móvel bastante eficiente. Isto resultará em uma forte redução do teor de umidade das sementes. Após a secagem, as sementes podem ser usadas diretamente (para semeadura, para consumo, para processamento ou para venda), elas podem ser armazenadas, ou podem ser adicionalmente secas até que o teor de umidade desejado seja alcançado. A etapa de secagem adicional é caracterizada pelo fato de que o teor de umidade das sementes após a etapa de secagem adicional é menor que o teor de umidade após a etapa de secagem anterior. Por exemplo, uma primeira etapa de secagem poderia resultar em uma redução no teor de umidade, por exemplo, de 20
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13/19 a 25% por peso, a 10 a 12% por peso. Então, uma etapa de secagem adicional pode ser usada para secar as sementes até um teor de umidade de, por exemplo, 6 a 8% por peso.
[0044] Um teor de umidade final desejado, que seja adequado para um armazenamento a longo prazo sem perdas na qualidade da semente, está, por exemplo, na faixa de 5 a 12%, de preferência, 6 a 10%, com mais preferência, cerca de 8%.
[0045] De modo vantajoso, descobriu-se que a quantidade de zeólita pré-umedecida adicionada a um lote de sementes, assim como o tempo durante o qual a semente fica exposta à zeólita pré-umedecida ou em contato com a mesma, não são limitados. Observou-se que a exposição a longo prazo das sementes a uma alta quantidade de zeólitas resultou em um pericarpo seco, ainda que não tenha resultado em um embrião seco. As sementes resultantes germinaram normalmente. Portanto, sem se ater a teoria, postula-se que as zeólitas sejam incapazes de liberar a umidade ligada ao embrião. Portanto, parece não haver perigosos de super-secagem ao se utilizar zeólitas. Logo, a quantidade de zeólita pode ser adequadamente dosada de forma ampla visto que a chance de superdosagem é mínima. Ainda, a quantidade de zeólitas também pode ser medida para alcançar o nível desejado de secagem após um determinado período de tempo. Por exemplo, se uma zeólita tendo uma capacidade de suportação de água de 50% por peso, for usada, uma quantidade de 20 kg de zeólita completamente seca é requerida para reduzir o teor de umidade de 1 ton de sementes por 1% por peso.
[0046] No entanto, é importante que as zeólitas pré-umedecidas sejam usadas. As zeólitas pré-umedecidas são obtidas colocando-se zeólitas comercialmente obtidas (secas) ou zeólitas regeneradas e essencialmente anidras com água ou vapor d'água, tal como com o vapor d'água presente no ar. As zeólitas podem ser pré-umedecidas colocando-as diretamente em contato com água em estado líquido, porém, visto que isto pode resultar em uma distribuição não-homogênea da unidade pela zeólita, é preferível que ocorra uma pré-umidificação controlada, tal como expondo-se as zeólitas durante uma dePetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 24/36
14/19 terminada quantidade de tempo ao ar de umidade determinada, de modo a permitir que as partículas de zeólita absorvam a umidade do ar. Portanto, o uso direto de zeólitas regeneradas, que sejam essencialmente anidras, deve ser evitado em aspectos da invenção.
[0047] Em aspectos da invenção, o teor de umidade das sementes pode ser medido antes, durante e/ou após a secagem, de preferência, antes e após a secagem. O dito teor de umidade pode ser medido utilizando-se qualquer método conhecido na técnica. De preferência, o dito método é um método onde uma alteração na condutividade é medida. As sementes secas terão uma condutividade baixa comparadas a sementes com um alto teor de umidade. Este método é fácil de usar e pode ser facilmente realizado por uma equipe pouco treinada e em um ambiente de baixa tecnologia, tal como um local de fazenda. Alternativamente, o teor de umidade pode ser determinado tomandose uma alíquota da dita semente, determinando-se o peso, secando-se a dita semente em um forno de secagem, e determinando-se a perda de peso devido à secagem, proporcionando, assim, uma medição para o teor de umidade.
[0048] Em modalidades preferenciais de um método da invenção, o teor de umidade das sementes é determinado antes de sua mistura com as zeólitas pré-umedecidas e, então, um teor de umidade alvo é determinado. A quantidade de zeólitas pré-umedecidas é, então, selecionada de tal modo que a quantidade de umidade a ser removida das sementes possa ser absorvida pelas zeólitas. A quantidade de zeólitas pode ser limitante, resultando em um teor de umidade das sementes acima de seu nível mínimo atingível de cerca de 3 a 5% por peso, ou as zeólitas podem ser adicionadas em excesso, de tal modo que o teor de umidade da semente seja reduzido até um nível de cerca de 3 a 5% por peso. Particularmente, foi surpreendente que neste nível, as sementes ainda exibiam uma alta capacidade de germinação.
[0049] Após a transferência da água para a zeólita, a zeólita pode ser separada do material seco. Esta modalidade adicional do método da invenção pode ser realizada utilizando-se qualquer método conhecido na técnica, por exemplo, a separação pode ser realizada por centrifugação. Em uma moPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 25/36
15/19 dalidade preferencial da presente invenção, a dita separação é realizada por peneiração. O termo “peneiração” se refere à separação de uma mistura de partículas de vários tamanhos em duas ou mais porções, passando-se através de telas de malha específica, redes ou outros métodos de filtração. A peneiração também pode ser realizada utilizando-se máquinas de peneiração que sejam bem conhecidas na técnica. Em geral, uma peneira separa os elementos desejados do material indesejado. De preferência, as sementes e as zeólitas têm um tamanho diferente, permitindo assim, uma separação eficiente utilizando-se peneiras. De preferência, o tamanho da partícula de zeólita é maior que o tamanho da semente. Com mais preferência, o tamanho das zeólitas é escolhido de tal modo que uma separação completa de zeólitas a partir das sementes seja possível utilizando-se uma peneira. De preferência, o tamanho das partículas de zeólita está entre 0,1 mm e 20 mm, com mais preferência, entre 1 a 5 e 15 mm, com ainda mais preferência, o dito tamanho é de 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14 mm, com a máxima preferência, 8 mm. Embora seja preferencial separar as sementes secas a partir das zeólitas, também é possível usar as sementes sem separação.
[0050] A mistura pode ser mantida estática, o que significa que as sementes e as zeólitas são adicionadas sem nenhuma agitação adicional da mistura, ou a mistura pode ser mantida em movimento. A mistura pode, por exemplo, ser mantida em movimento utilizando-se misturadores, rotores, batedeiras, agitadores ou tambores.
[0051] Em uma modalidade adicional da invenção, as zeólitas podem ser regeneradas por aquecimento, e reutilizadas. A regeneração pode ser realizada após cada etapa de secagem do método da invenção. Por exemplo, as zeólitas podem ser regeneradas após a secagem quando as zeólitas e as sementes tiverem sido separadas conforme descrito anteriormente. A regeneração pode ser realizada por aquecimento utilizando-se qualquer método conhecido, por exemplo, através de vapor, uma chama, aquecimento por gás, um forno, ou um micro-ondas pode ser usado. Em uma modalidade preferencial da invenção, o dito aquecimento é realizado utilizando-se sistemas de microPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 26/36
16/19 ondas contínuos. A dita regeneração pode ser realizada em uma temperatura entre 200 e 400 °C, com mais preferência, entre 220 e 250 °C.
[0052] A vantagem principal dos métodos da presente invenção é que as etapas essenciais de aperfeiçoar a capacidade de armazenamento das sementes podem ser aplicadas diretamente, ou pelo menos próximas, ao local de colheita, permitindo, assim, uma rápida secagem das sementes que resultará em uma capacidade de armazenamento aperfeiçoada e em uma qualidade aperfeiçoada das ditas sementes.
EXEMPLOS
Exemplo 1. Secagem direta sem zeólitas completamente desidratadas.
[0053] As partículas de zeólita foram secas em um forno a 250 °C com a finalidade de proporcionar uma zeólita completamente seca. As partículas de zeólita secas foram misturadas com sementes de beterraba (Beta vulgaris) recentemente colhidas em um recipiente em quantidades de peso iguais, e a temperatura no recipiente foi monitorada. Por um período de tempo muito curto, a temperatura na mistura alcançou um valor de 90 °C.
[0054] Em um experimento paralelo, as partículas de zeólita foram misturadas com um pequeno volume de água e a temperatura no recipiente foi registrada (vide a Figura 1). A temperatura se elevou até um valor superior a 80 °C quase imediatamente.
[0055] Levando-se em consideração que uma temperatura de 40 a 50 °C é letal ou bastante prejudicial para o vigor e a qualidade de germinação das sementes, ficou claro que a mistura direta das sementes e da zeólita complementa seca não era benéfico.
Exemplo 2. Comparação entre a secagem solar e a secagem por microesferas de zeólita.
[0056] Colheram-se sementes de pimenta (Capsicum) na Tailândia por um fazendeiro (membro do TVRC - Tropical Vegetable Research Center) através de métodos tradicionais. 50% das sementes foram secas pela forma clássica (secagem no sol) e subsequentemente armazenadas em recipientes
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17/19 de plástico vedados. Os outros 50% das sementes colhidas foram secos pelo método da presente invenção que usa as partículas de zeólita (secagem por microesferas) e as sementes obtidas foram armazenadas de modo idêntico.
[0057] Para o sistema de secagem clássico, utilizou-se secagem solar (apenas disponível na Tailândia).
[0058] Para o método de secagem que usa as partículas de zeólita, seguiu-se o procedimento a seguir: Utilizaram-se microesferas de zeólita com um diâmetro médio de 8 mm. As microesferas foram secas em um forno durante 3 horas a 250 °C, após este período as microesferas apresentaram uma capacidade máxima de absorção de umidade de 27% por peso. As microesferas foram subsequentemente pré-umedecidas até um teor de umidade de 5% por peso, levando-se a capacidade máxima de absorção de umidade dessas microesferas para 22% por peso. As sementes e as microesferas foram misturadas e armazenadas em recipientes de plástico vedados.
[0059] O teor de umidade tanto das amostras secas pelo sol como das amostras secas por microesferas foi medido antes e após o processo de secagem. Um total de quatro repetições foram medidas e o método oficial da ISTA (International Seed Testing Association) foi usado para determinar o teor de umidade.
[0060] Obtiveram-se os resultados a seguir: Antes da secagem, as sementes tinham um teor de umidade de 24% por peso, (método de extração a seco). Após a secagem, e durante o armazenamento, determinaram-se os teores de umidade, conforme mostrado na Tabela 1.
Tabela 1. Teor de umidade (em % por peso, de água) das sementes secas pelos dois métodos diferentes.
Secagem solar Secagem por microesferas
Mín Máx Média Mín Máx Média
Diretamente após a secagem 9,2 10 9,6 5,5 5,9 5,7
2 meses após a secagem 9,2 9,6 9,4 5,7 5,8 5,7
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4 meses após a secagem 9,2 9,3 9,3 5,8 5,4 5,6
6 meses após a secagem 9,3 9,4 9,3 5,9 5,8 5,9
[0061] Em um recipiente vedado de sementes secas por microesferas, a umidade relativa do ar foi registrada durante o armazenamento. O fato de que a umidade relativa (rH) foi aumentando durante o curso dos meses, indicou que as microesferas alcançaram sua capacidade máxima de absorção de umidade, isto é, que sua capacidade de absorção foi completamente usada, e que o ar no recipiente se equilibrou com a umidade residual nas sementes (vide a Figura 2).
[0062] A diferença de qualidade entre as duas amostras foi considerável. A Tabela 2 resume alguns dos resultados. A germinação sob condições laboratoriais controladas foi determinada pelos métodos prescritos pela ISTA conforme indicado anteriormente. A emergência do solo também foi testada, assim como o peso das mudas após 20 dias.
Tabela 2. Germinação (em % de sementes germinantes) e emergência de solo (em % de sementes emergentes) das sementes secas pelos dois métodos diferentes e subsequentemente armazenadas, conforme descrito anteriormente.
Secagem solar Secagem por microesferas
Germinação (%) imediatamente após a secagem 92,9 91,2
Germinação (%) após 6 meses 29,5 86,4
Emergência de solo (%) após 6 meses 54,8 88,1
Peso (em gramas) das mudas após 20 dias 1,74 2,22
[0063] Conforme se pode observar na Figura 3, a germinação imediatamente após a secagem foi boa para ambos os métodos. No entanto, o método de secagem por microesferas proporcionou resultados muito melhores após 6 meses de armazenamento em um recipiente vedado.
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Conclusão [0064] Se as microesferas forem pré-umedecidas, a influência negativa da reação exotérmica das microesferas pode ser evitada e as sementes podem ser secas de maneira muito fácil. O método de secagem desta invenção tem como principal efeito que a qualidade (por exemplo, a capacidade de germinação) dessas sementes após o armazenamento permanece muito alta. Além disso, as sementes secas desta forma exibem um aumento na emergência em capo e um crescimento mais vigoroso. Isto aperfeiçoa a saúde e, subsequentemente, o rendimento das plantas desenvolvidas a partir dessas sementes. Espera-se, ainda, que as sementes propriamente secas sofram menos ataques por fungos.
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Claims (12)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para secagem de sementes, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito método compreende as etapas de:
    a) misturar sementes com partículas de zeólita pré-umedecidas tendo um teor de umidade de 3 a 20% por peso, para proporcionar uma mistura de semente e zeólita, e
    b) permitir que a dita semente na dita mistura seque até um teor de umidade final entre 2 e 12% por peso.
  2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partículas de zeólita pré-umedecidas são préumedecidas antes de misturar até um teor de umidade entre 5 e 18% por peso.
  3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas partículas de zeólita préumedecidas são pré-umedecidas antes de misturar entre 15% a 85% de seu teor de umidade máximo.
  4. 4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito teor de umidade final das ditas sementes é atingido por
    - misturar as sementes e as partículas de zeólita pré-umedecidas em uma razão de peso predeterminada, sendo que o peso de absorção de umidade das partículas de zeólita em relação a seu teor de umidade antes de misturar ser escolhido de tal modo que todas as partículas de zeólita atinjam seu teor de umidade máximo no teor de umidade final selecionado da semente;
    - separar as sementes e as partículas de zeólita no teor de umidade final selecionado da semente, ou
    - congelar a dita mistura no teor de umidade final selecionado da semente.
  5. 5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas sementes estão isentas de água aderente antes de misturar.
  6. 6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anterioPetição 870180037353, de 07/05/2018, pág. 31/36
    2/2 res, CARACTERIZADO pelo fato de que o teor de umidade da semente é determinado antes e após a secagem.
  7. 7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que após misturar as sementes com as partículas de zeólita, a mistura é mantida em movimento.
  8. 8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as sementes e as partículas de zeólita são separadas após a secagem.
  9. 9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas sementes são sementes recentemente colhidas.
  10. 10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que as ditas sementes são sementes de arroz ou sementes de soja.
  11. 11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, CARACTERIZADO pelo fato de que ainda compreende a etapa de regenerar as ditas partículas de zeólita por aquecimento.
  12. 12. Uso de partículas de zeólita CARACTERIZADO pelas partículas serem pré-umedecidas tendo um teor de umidade de 3 a 20% por peso, para secar sementes.
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