Secado a Alta Temperatura Juan Rodriguez Juan Rodríguez Tucumán 6 y 7 de abril de 2010

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Secadoras Continuas

Flujo Cruzado

Flujo Mixto EEA INTA Balcarce

Columnas Flujo Mixto

Flujo Abertura-Abertura

Flujo de Grano

Flujo de Aire

Homogeneizado

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Secadoras de Columnas Flujo Cruzado

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Secadora de Columnas

Rosca de entrada Tolva de Húmedo

Columna de Grano

Ventilador y Quemador Plenum de Aire Caliente

Ventilador Medidor De grano Rosca de Descarga EEA INTA Balcarce

Plenum de Aire Frío

+

+

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Secadoras de Caballetes Flujo Mixto

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Flujo Mixto

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Secadora de Caballetes

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Secadora Columnas-Flujo Mixto

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Secadoras de Columnas con Flujo Mixto

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Flujo Abertura-Abertura

Flujo de Grano

Flujo de Aire

Homogeneizado

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Secado y Calidad del Grano

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Problema: A mayor temperatura de secado = mayor capacidad Pero… Menor calidad de grano EEA INTA Balcarce

Temperatura del Grano I • La máxima temperatura que alcanza el grano durante el proceso de secado es el principal factor que puede afectar la calidad del grano!!!! • Temperatura del aire de secado ≠ Temperatura del grano • Altas temperaturas del grano pueden causar: – Reducción del contenido de proteína disponible – Incremento de granos figurados (maíz y arroz) – Arrugado de la superficie del grano – … EEA INTA Balcarce

Temperatura del Grano II •… – Reducción del rendimiento de “grits” y harinas en la molienda seca de maíz – Reducción del rendimiento de almidón en la molienda húmeda de maíz – Reducción del rendimiento y la calidad de aceites de oleaginosas – Reducción de la calidad panadera del trigo – Reducción de la viabilidad de la cebada y semillas en general EEA INTA Balcarce

Granos Fisurados

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Susceptibilidad a la Rotura (Granos Fisurados) Daño interno: •

Micro fisuras en el endosperma que resultan en granos frágiles y partidos

•

Excesivas fuerzas de compresión o tensión durante el secado, enfriado o rehidratado del grano

•

Secado seguido de enfriamiento brusco

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Múltiple

Doble

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Simple

Cero

Granos Fisurados vs. Método de Secado En silo a baja temperatura 80

Alta temperatura (Columnas)

60 Seca-aireación

40 20

A mayor temperatura, mayor porcentaje de granos fisurados

Lo

wTe m p Ba tc h, 11 3F Ba tc h, 14 0F Ba tc h, 17 D 6F ry er a. ,1 40 D F ry er a. ,1 76 D F ry er a. ,2 12 F

0

(Fuente: Brown et al., 1979)

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Efecto de la Remoción de Humedad en Granos Fisurados 40% Fisurados

30% 20% 10% 0%

11%

13%

15%

Humedad Final EEA INTA Balcarce

18%

Granos de maíz fisurados después de secados en secadoras comerciales de columnas, flujo concurrente y caballetes

Secadora

Ninguna (%) Simple (%) Doble (%)

Múltiple (%)

Total (%)

Columnas

11.3

3.4

38.6

45.8

87.8

FCC

47.6

5.8

27.1

19.7

52.6

Caballetes

32.0

8.0

32.5

25.0

65.5

(Fuente: Montross et al. 1994)

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Efecto de la Temperatura de Secado en la Calidad Panadera del Trigo

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La temperatura del grano es muy difícil de controlar porque es diferente a la temperatura de secado

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Temperatura del Aire vs. Temperatura del Grano en una Secadora de Flujo Mixto (Foster,1964)

Temperatura (°C)

Aire

60

88

115

143

Grano

49

65

77

93

Dif.

11

23

38

53

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Tipo de Grano – Uso Final – Máxima Temperatura de Grano Maíz

Trigo

Soja Girasol

Semilla & Molienda Seca

38-43ºC

Molienda Húmeda

54-60

Balanceado

71-82

Semilla (> 24%)

43

Semilla (< 24%)

49

Harina

49-65

Semilla

38

Extracción Aceite

49

Alimento

60-77

Extracción Aceite

77-90

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Máxima Tasa de Secado Grano

Perdida Humedad %

Maíz, Sorgo, Girasol

Menos de 5% / hora

Trigo

Menos de 4% / hora

Soja

Menos de 3% / hora

Arroz

Menos de 2% / hora

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Problema: Variabilidad en la Temperatura y Humedad del Grano dentro de la Secadora EEA INTA Balcarce

Temperatura del Grano: Secadoras de Columnas • En las secadoras de columnas se produce un importante gradiente de temperatura y humedad del grano a través de la columna

Grano Frío y Húmedo

Flujo del grano

Aire Frío y Húmedo

Aire Caliente y Seco

• Ancho de Columna:

Gradiente

– Columna ancha >> mayor eficiencia y mayor gradiente

Grano Caliente y Sobresecado

Grano a la humedad deseada EEA INTA Balcarce

Secadora de Columnas – Maíz de 25 a 19% - Temperatura 110ºC Distancia De la entrada

Centímetros

1.3 7.6 14

Temperatura Grano

Contenido Humedad

Granos Fisurados

°C

%

%

102 78 51

10 20 24

48 11 10

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Secadoras de Columnas Modificadas Inversión del flujo de aire •Dos módulos de secado: •Flujo de aire se invierte en el segundo modulo

Aire Frío y Húmedo

Aire Caliente y Seco

•Reduce el gradiente de temperatura •Reduce el gradiente de humedad (hasta 3.5 puntos)

Aire Frío y Húmedo

Aire Caliente y Seco

Menor gradiente EEA INTA Balcarce

Secadoras de Columnas Modificadas • Se pueden poner en práctica una o mas modificaciones a la vez • Sin embargo en las secadoras de columnas siempre habrá gradiente de temperatura, humedad y calidad del grano

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Secadoras de Caballetes • Las secadoras de caballetes (flujo mixto) producen un secado mas uniforme del grano: – Menor gradiente de humedad, temperatura y calidad del grano EEA INTA Balcarce

Secado Combinado Seca-Aireación Enfriado en Silo

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Seca-Aireación: Modificación de la Secadora

Secado Modificación

Secado (Todo Calor)

Enfriado

Grano Frío y Seco (listo para ser almacenado en un silo)

Grano caliente (40-50ºC) y Húmedo (1.5-3% por encima de Humedad Final)

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Secuencia del Proceso de SecaAireación

Secado a Todo Calor

Enfriado y Estabilización Secado Final (Tempering) EEA INTA Balcarce

Almacenaje Final

Proceso de Estabilización (Tempering) Gradiente de Temperatura

Reducción del Gradiente

Alta Temperatura Temperatura

Baja Temperatura

Gradiente de Humedad Baja Humedad

Estabilización 4-12 horas Humedad

Alta Humedad

Después de la Estabilización

Salida de la Secadora EEA INTA Balcarce

Seca-Aireacion: Enfriado y Secado Final • El calor del grano se utiliza para remover la humedad remanente (1.5-3%) • Sistema de aireación bien dimensionado: – Buena distribución del aire – Suficiente caudal de aire (0.5-0.75 m3/min/t) • Adecuado dimensionamiento de las bocas de venteo y extractores de aire (problemas de condensación) EEA INTA Balcarce

Seca-Aireación: Beneficios • Eliminación de la zona de enfriado de la secadora – Incrementa la capacidad de secado de la secadora (mas volumen destinado a secado)

• Incremento de la temperatura del aire de secado sin sobrecalentar el grano – Disminuye el tiempo de residencia del grano en la secadora (humedad del grano a la salida es > 15%)

• Estabilización (tempering) reduce variabilidad en la humedad final del grano y también reduce % granos fisurados • MEJOR CALIDAD DE GRANOS Y MENORES COSTOS DE SECADO EEA INTA Balcarce

Enfriado en Silo • Es una variación de la seca-aireacion • La secadora funciona a todo calor • El grano sale de la secadora caliente y húmedo • Se traslada a un silo y el enfriado comienza sin el periodo de estabilización

Secado a Todo Calor

• No es tan eficiente como la seca-aireacion EEA INTA Balcarce

Estabilización (Tempering)

Enfriado y Secado Final

Cálculo Costos de Secado • Costo de secado depende de: – Tipo de combustible (GN, GLP o Gasoil) – Precio de combustibles y de electricidad – Eficiencia energética de la secadora – Otros: • Híbrido o variedad • Ambiente EEA INTA Balcarce

Ejemplo • Secadora 120 t/h • Valor secadora: $ 470000 • Vida útil: 25 años • Maíz de 20 a 15,5% • Total t secadas por año: 25000 • Eficiencia energética de 1500 kcal/kg agua evaporada • Considera gasto de mantenimiento y costo de mano de obra EEA INTA Balcarce

Precios de Energía • Electricidad: 0,2 $/kw • GN: 0,12 $/m3 • GLP: 1,53 $/l • Gasoil: 3 $/l

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Costo de Secado por T y por Punto Costo de Secado para Diferentes Combustibles 8.00

Costo de Secado ($) por Tonelada y Punto de Humedad

6.78 7.00

6.00 4.68 5.00

4.00

3.00

2.00

1.00 0.49 0.00 Gas Natural

Gas Licuado de Petroleo Combustible

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Gasoil

Variación Precio Energía Variación Relativa Costo Secado y Costo Energía 50%

40%

Variación Costo Secado (%)

30%

20%

10%

0% -50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

-10%

-20%

-30%

-40%

-50% Variación Costo Energía

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20%

30%

40%

50%

Electricidad Gas Natural GLP Gasoil

Calculador Costos Secado

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GRACIAS!!!!

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