În mod normal, cerealele depozitate mai mult de câteva săptămâni trebuie aerate. Aerarea înseamnă deplasarea unui unui volum relativ mic de aer prin masa de cereale cu scopul de a controla temperatura cerealelor şi de a diminua riscul degradării produsului. În practica comercială s-a eliminat în mare parte metoda transferului cerealelor (mutarea lor dintr-o celulă de siloz în alta) pentru controlul temperaturii şi eliminarea punctelor fierbinţi.
Dezvoltarea modernă a aerării a început după al doilea război mondial odată cu apariţia combinelor
care realizau separarea boabelor de pe ştiulete şi a utilizării aerului cald pentru uscarea porumbului. Porumbul uscat în aer cald era mult mai friabil decât porumbul uscat pe cale naturală, pe câmp, ceea ce determina creşterea procentului de spărturi. Pentru a reduce gradul de manipulare a produsului, operaţiunile de transfer dintr-o celulă în alta au fost înlocuite cu aerarea produsului.
Scopul aerării
1. Controlul temperaturii cerealelor
Cele două obiective principale ale aerării sunt menţinerea unei temperaturi uniforme în masa de cereale şi în acelaşi
timp temperatura trebuie să fie cât mai mică din punct de vedere practic. Cu anumite excepţii, ce vor fi menţionate,
discuţiile se referă la uscarea cerealelor până la un nivel optim pentru depozitare. În mod normal, aerarea nu înseamnă deplasarea unui volum de aer care să asigure şi uscarea cerealelor.
Depozitarea la temperatură scăzută
Aproape toate alimentele se păstrează mai bine la temperaturi mai scăzute şi deşi cerealele nu sunt la fel de perisabile ca majoritatea produselor alimentare, totuşi temperaturile scăzute de depozitare sunt benefice. La aceste temperaturi este inhibată nu numai dezvoltarea mucegaiurilor, ci şi infestarea datorită dăunătorilor. Conform Burges şi Burrell (1964) răcirea cerealelor la temperaturi de până la 17oC inhibă suficient de repede ciclul de dezvoltare al insectelor dăunătoare cerealelor, astfel încât acestea nu se mai pot înmulţi şi nu mai degradează calitatea cerealelor. Calderwood (1984) a arătat că controlul dezvoltării insectelor prin metoda aerării este cel mai important criteriu în cazul depozitării pe termen lung a orezului brut.
Dezvoltarea microorganismelor este de obicei accelerată prin creşterea temperaturii. Se estimează o creştere de două până la cinci ori a populaţiilor de microorganisme pentru fiecare creştere cu 10oC a temperaturii, dacă valoarea temperaturii nu depăşeşte valoarea optimă pentru dezvoltarea mucegaiurilor. Există numeroase specii de mucegaiuri de depozit, iar domeniul lor optim de temperaturi este cuprins între 23 - 40oC. Alte microorganisme de depozit, cum ar fi actinomicetele şi bacteriile termofile au domenii optime de temperatură mai
mari; dacă umiditatea cerealelor este foarte mare, microorganismele se pot dezvolta la temperaturi de până la 65 - 75oC. Căldura rezultată din procesul de respiraţie a mucegaiurilor şi altor microorganisme de depozit determină creşterea temperaturii în masa produsului, ceea ce duce la accelerarea dezvoltării microorganismelor. Acest efect ciclic este prevenit printr-o aerare adecvată, dar numai dacă temperatura mediului este suficient de scăzută.
Migrarea umidităţii
Temperaturile neuniforme din masa de cereale duc la formarea de curenţi de aer de convecţie care determină migrarea umidităţii. Aceasta constituie o problemă mai ales în cazul zonelor în care se înregistrează variaţii mari de temperatură de la un anotimp la altul, aşa cum este de exemplu centura de porumb a Statelor Unite.
O masă de cereale de 50 t nu se poate răci sau încălzi uniform datorită variaţiilor de temperatură între
anotimpuri. Deoarece masa de produs uscat are efect de izolant termic, produsul situat pe laturile celulei îşi schimbă temperatura mai repede decât masa de produs situat în centrul celulei de depozitare. Diferenţele de temperatură în cadrul masei de produs determină apariţia unor curenţi de aer dinspre masa caldă spre masa rece de produs. Direcţia acestor curenţi depinde de modul în care se răceşte produsul în cazul în care temperatura exterioară celulei scade (fig.
1) sau se încălzeşte dacă temperatura exterioară creşte în timpul primăverii şi verii (fig.
2).
Deoarece umiditatea aerului cald este mai mare decât a aerului rece, curenţii de aer convectivi preiau umiditatea din masa de produs cu temperatură mai mare. Când curentul de aer trece prin masa de produs cu temperatură mai mică se răceşte, iar umiditatea sa relativă creşte până la punctul la care are loc transferul de umiditate de la aer la masa de produs. Dacă diferenţele de temperatură sunt suficient de mari, vaporii de apă condensează pe cerealele reci. Toamna şi iarna masa de produs aflată lângă pereţii celulei şi sub acoperiş este mai rece, masa de produs din mijlocul celulei având temperatură mai mare (fig. 1). Aerul încărcat cu umiditate se ridică, trece prin stratul de produs mai rece unde lasă umiditatea. Apoi curentul de aer se deplasează în jos pe lângă peretele celulei pentru a înlocui volumul de aer cald din centrul celulei, în felul acesta închizându-se ciclul de convecţie.
În timpul primăverii şi verii în mod normal deplasarea curenţilor de aer în masa de produs este inversată şi acesta se răceşte. Produsul mai rece este situat în centrul celulei, stratul de produs din vecinătatea pereţilor şi de sub acoperiş având temperatură mai mare. Pe măsură ce aerul cald se ridică pe lângă pereţii celulei este înlocuit cu aer mai rece din centrul celulei. Pe măsură ce curentul de aer cald coboară prin centrul celulei este răcit, umiditatea sa relativă creşte şi apare un transfer de umiditate către produsul mai rece (fig. 2). Viteza transferului de umiditate este mai mică în timpul încălzirii decât în timpul răcirii produsului toamna. În zona centrală a centurii porumbului din SUA acumularea de umiditate în zona de subsuprafaţă nu este dăunătoare pentru un produs uscat normal înainte de sfârşitului lunii iulie, începutul lui august.
Grâul este mult mai rezistent la circulaţia aerului şi de obicei este depozitat cu umidităţi mai mici decât
în cazul porumbului. Hellevang şi Hirning (1988) au arătat că în cazul grâului depozitat pe timpul verii în
Dakota de Nord, umiditatea creşte cu până la 0,45% în stratul de produs aflat imediat sub acoperiş. În urma unor simulări în laborator s-au evidenţiat creşteri similare ale umidităţii.
Alte scopuri ale aerării
2. Eliminarea mirosurilor străine
Mirosul de mucegai, mirosurile datorate funcţionării defectuoase a uscătorului, precum şi cele asociate cu utilizarea unor substanţe chimice conservante pot fi eliminate sau intensitatea lor diminuată prin aerare. Unele mirosuri pot fi disipate rapid cu o aerare minimă, în timp ce mirosurile mai persistente necesită o aerare mai îndelungată. Mirosul de acru sau de fermentat şi mirosurile asociate cu conservanţi organici acizi sunt rareori eliminate complet prin aerare. Din păcate, eliminarea mirosului de mucegai prin aerare nu duce şi la îndepărtarea defectelor produse de acesta.
3. Modificarea sau egalizarea umidităţii în masa de produs
Persistă încă întrebările legate de adaosul de umiditate în masa de cereale şi seminţe oleaginoase prin aerare în perioadele umede. Produsele agricole sunt recoltate frecvent cu umidităţi (sau au fost uscate până la valori ale
umidităţii) sub valorile stabilite pentru gradele comerciale. Orice procent de umiditate adăugat peste produsul suprauscat şi care este sub valoarea limită a gradului duce la creşterea greutăţii produsului vândut. Adaosul direct de apă în produs este considerată infracţiune de către autorităţile SUA. Nu s-a încercat încă (nu s-a luat în considerare) adaosul întâmplător de apă prin transfer de umiditate în timpul aerării.
Indiferent de restricţiile reglementărilor în vigoare adaosul de umiditate prin aerare nu este posibil. Debitele de aerare se stabilesc în aşa fel încât să se realizeze modificarea temperaturii în masa de cereale într-un timp real - o săptămână sau 10 zile. Frontul de schimbare de temperatură parcurge o celulă sau un lot de cereale de 20 - 30 ori mai repede decât frontul de uscare sau de umezire care urmează. Deşi o viteză a curentului de aer de 0,1 m3/min*t este suficientă pentru a realiza modificarea temperaturii într-o săptămână, s-ar putea să fie necesare şase luni pentru a realiza modificarea umidităţii în cadrul aceluiaşi lot. Astfel, pentru a realiza transferul de umiditate în timp real, viteza curentului de aer trebuie să fie mult mai mare, similară celei din uscătoarele de mare viteză.
4. Realizarea fumigaţiei
Utilizarea substanţelor fumigene prin sistemul de aerare permite distribuirea lor în masa de produs în cazul silozurilor şi celulelor adânci. Phillips (1957) a fost unul din primii cercetători care au studiat posibilitatea realizării fumigaţiei prin sistemul de aerare. Storey (1967, 1971) a studiat distribuţia substanţelor fumigene, în special a bromurii de metil, prin aerare atât în depozite orizontale cât şi în celule de siloz. S-au făcut comparaţii între aerarea într-o singură trecere şi recircularea aerului purtător de agent fumigen.
5. Păstrarea cerealelor cu umiditate mai mare
În cazul produselor recoltate în perioade reci există opţiunea păstrării acestora în stare umedă cu ajutorul aerării. De exemplu, porumbul poate fi păstrat la valori ridicate ale umidităţii cu condiţia să fie răcit şi păstrat la temperaturi mai mici de 10oC. Perioada pentru care poate fi păstrat porumbul depinde de umiditatea,
temperatura şi caracteristicile fizice ale acestuia. În general, cu cât temperatura este mai scăzută cu atât umiditatea poate fi mai mare. În zona centurii de porumb a SUA este ceva obişnuit ca porumbul să fie păstrat de la recoltare şi pe perioada de iarnă cu o umiditate de 16 - 18%. Multe silozuri sau baze de recepţie folosesc cerealele cu umiditate mai mare pentru diminuarea variaţiilor de umiditate a cantităţilor recepţionate zilnic, normale în perioada recoltării. Dacă porumbul este răcit rapid prin aerare la temperaturi mai mici de 10oC, poate fi păstrat câteva zile cu o umiditate de până la 24 - 26% până să intre în uscător.
