World Grain Latin America - October 2021 - 35

Autocalentamiento, descomposición térmica del
grano almacenado
Durante mis viajes a África, es común ver a personas
recolectando leña y haciendo carbón que venden en grandes
bolsas a lo largo de la carretera. La madera se apila en
forma de colmena (o iglú) o se empaqueta en un pozo de
tierra excavado y luego se cubre con una capa de tierra para
crear un sello hermético. Tanto en los hornos denominados
de montículo como en los de pozo, se deja espacio en los
extremos opuestos para una entrada y salida de aire, y
el material se enciende por un extremo. Una vez que se
enciende un fuego fuerte, se controla la entrada de aire
para que entre por un lado y salga por el otro, lo que hace
que la región de combustión se mueva gradualmente por
la pila. Por lo tanto, el calor (la energía) para el proceso de
carbonización se suministra quemando parte de la madera
y controlando la cantidad de aire que entra y sale de la pila.
El horno tiene que ser atendido constantemente durante
los próximos días, abriendo y cerrando agujeros en la capa
de tierra para controlar la cantidad de aire. Una vez que
se completa el proceso de carbonización, se destapan los
hornos de montículo o pozos y se deja enfriar el carbón.
Se me ocurrió que el proceso de autocalentamiento del
grano y potencialmente ardor sin llama, y en ocasiones el
incendio en un fuego real, es bastante similar al proceso de
carbonización.
El proceso de producir carbón es considerado un pirólisis
lento de calentar madera o material orgánico (que contiene
componentes de celulosa, hemicelulosa y lignina, todas son
una forma de almidón que es un componente principal en
el maíz y otros granos) en ausencia del oxígeno y durante
un tiempo prolongado de reacción (días). El proceso se ha
utilizado durante miles de años para la conversión de madera
a carbón. Generalmente se desarrolla en tres fases:
1. Deshidratación: superior a los 100° C (212° F), el
agua atrapada en los poros de la biomasa se evapora
y se expulsa en forma de vapor caliente. En el
caso de los granos, los contenidos de humedad de
almacenamiento del 13% al 17% se reducen a casi
cero.
2. Descomposición térmica: la descomposición
térmica comienza entre 260° C y 300° C (500° F a
572° F). Los componentes de celulosa, hemicelulosa
y lignina de la biomasa seca se descomponen y se
carbonizan. Se liberan componentes volátiles. Si
se perturban durante esta fase y entra aire, puede
producirse una combustión.
3. Enfriamiento: una vez completada la
descomposición térmica, la biomasa carbonizada
debe enfriarse. La fase de enfriamiento tarda mucho
más que la fase de descomposición térmica (es
decir, la carbonización).
El grano almacenado es un material poroso con un espacio
vacío de aire (porosidad) que varía del 45% al 50% en el
arroz y la cebada, del 40% al 45% en el maíz y el trigo y
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del 35% al 40% en los granos redondos como la soja, sorgo
y canola. La ausencia de oxígeno se debe a que las esporas
de moho envuelven los granos, llenando el espacio aéreo
entre los granos y forman una masa de granos en constante
crecimiento.
En el centro de esa masa de granos está el " punto caliente "
que ocurre espontáneamente y comienza a dorar y luego a
ennegrecer los granos debido a las esporas de moho que se
alimentan del almidón y del aceite. El oxígeno se consume
mientras la temperatura del grano aumenta, al igual que la
generación de CO2
y de humedad debido a la respiración de
las esporas de moho que convierten el almidón y el aceite
en calor, agua y dióxido de carbono. A menos que un sensor
de temperatura esté cerca del " punto caliente " , los cables de
temperatura necesitarán mucho más tiempo para detectar el
autocalentamiento del grano que la detección de CO2
, que es
excelente para detectar la aparición temprana de deterioro en
una masa de grano almacenado.
Es cierto que los insectos en el producto almacenado
también pueden causar " puntos calientes " (especialmente
en cultivos cosechados en verano como el trigo). Los
insectos que se alimentan de las esporas de moho (es decir,
el escarabajo de hongo peludo, el escarabajo de grano
extranjero) contribuirán a la generación de " puntos calientes "
inducidos por el moho. Tanto los insectos de productos
almacenados como las especies de mohos tienen rangos
óptimos de reproducción y desarrollo y comienzan a morir a
temperaturas umbral del 45° C al 50° C (113° F a 122° F). A
medida que el micelio creado por las esporas de moho llena
los espacios vacíos de aire alrededor de los granos infectados
y se sella en el calor, el proceso de autocalentamiento
bioquímico se detiene una vez que se agota el oxígeno y se
evapora la humedad, y el proceso de pirólisis termoquímica
comienza a tomar el control.
Según las referencias que describen la pirolisis lenta, " la
madera se vuelve marrón a 220° C (428° F), un marrón
oscuro después de algún tiempo a 280° C (536° F) y una
masa fácilmente pulverizada a 310° C (590° F). El carbón
elaborado a 300° C (572° F) es marrón, suave y friable,
y se inflama fácilmente a 380° C (716° F); fabricado a
temperaturas más altas, es duro y quebradizo y no se quema
hasta que se calienta a unos 700° C (1,292° F). "
La clave para completar con éxito el carbón es mantener
un sello hermético hasta que el lento proceso de pirólisis
haya convertido la biomasa leñosa antes de permitir que se
enfríe el carbón que resulte. Si el proceso de carbonización
se altera antes de que esté terminado (es decir, el sello
hermético se abre y entra oxígeno), el carbón se incendiará.
Por lo tanto, mientras no se altere una masa de grano que
se calienta espontáneamente y que ha entrado en el lento
proceso de pirólisis, la llama no se encenderá ni provocará
un incendio.
Además, el volumen de grano sometido a la pirolisis
lenta puede estar suficientemente insulado por el grano
circundante para que el proceso pueda completarse por
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