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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 Columnas Flujo Mixto

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Flujo de Grano

Flujo de Aire

Homogeneizado

Flujo Abertura-Abertura

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Secadoras de Columnas

Flujo Cruzado

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Secadora de Columnas

++

Ventilado r

Rosca de entrada

Columna Columna de Granode Grano

Ventiladory

Quemador

Tolva de Húmedo

Plenum de Aire Caliente

Plenum de Aire Frío

Rosca de Descarga

MedidorDe grano

++

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Secadoras de Caballetes

Flujo Mixto

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Flujo Mixto

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Secadora de Secadora de CaballetesCaballetes

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Secadora Columnas-Flujo

Mixto

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Secadoras de Columnas con Flujo Mixto

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Flujo de Grano

Flujo de Aire

Homogeneizado

Flujo Abertura-Abertura

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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

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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

– …

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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

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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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CeroSimpleDobleMúltiple

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Granos Fisurados vs. Método de Secado

0

20

40

60

80

Low-T

emp

Batch

, 113

FBat

ch, 1

40F

Batch

, 176

FDrye

ra., 1

40F

Dryera

., 176

FDrye

ra., 2

12F

(Fuente: Brown et al., 1979)

En silo a baja temperatura

Alta temperatura(Columnas)

Seca-aireación

A mayor temperatura, mayor porcentaje de granos fisurados

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Efecto de la Remoción de Humedad en Granos Fisurados

0%

10%

20%

30%

40%

11% 13% 15% 18%Humedad FinalHumedad Final

FisuradosFisurados

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65.525.032.58.032.0Caballetes

52.619.727.15.847.6FCC

87.845.838.63.411.3Columnas

Total (%)Múltiple (%)Doble (%)Simple (%)Ninguna (%)Secadora

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

(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)

53382311Dif.

93776549Grano

1431158860Aire

Temperatura (°C)

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Tipo de Grano – Uso Final – Máxima Temperatura de Grano

60-77AlimentoGirasol

77-90Extracción Aceite

43Semilla (> 24%)Trigo

49Semilla (< 24%)

49-65Harina

49Extracción Aceite

38SemillaSoja

71-82Balanceado

54-60Molienda Húmeda

38-43ºCSemilla & Molienda SecaMaíz

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Máxima Tasa de Secado

Menos de 2% / horaArroz

Menos de 3% / horaSoja

Menos de 4% / horaTrigo

Menos de 5% / horaMaíz, Sorgo, Girasol

Perdida Humedad %Grano

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Problema:

Variabilidad en la Temperatura y Humedad del Grano dentro

de la Secadora

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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

• Ancho de Columna:

– Columna ancha >> mayor eficiencia y mayor gradiente

Flujo del grano

Grano Caliente y Sobresecado

Grano Frío y Húmedo

Grano a la humedad deseada

Aire Caliente y Seco

Aire Frío y

Húmedo

Gradiente

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Secadora de Columnas – Maíz de 25 a 19% - Temperatura 110ºC

DistanciaDistancia TemperaturaTemperatura ContenidoContenido GranosGranos

De la entradaDe la entrada GranoGrano HumedadHumedad FisuradosFisurados

CentCentíímetros metros °°CC %% %%

1.3 102 10 48

7.6 78 20 11

14 51 24 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

•Reduce el gradiente de temperatura

•Reduce el gradiente de humedad (hasta 3.5 puntos)

Aire Caliente y Seco

Aire Caliente y Seco

Aire Frío y

Húmedo

Aire Frío y

Húmedo

Menor gradiente

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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

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Secado Combinado

Seca-Aireación

Enfriado en Silo

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Secado

Enfriado

Secado(Todo Calor)

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)

Modificación

Seca-Aireación: Modificación de la Secadora

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Secuencia del Proceso de Seca-Aireación

Secado a Todo Calor

Estabilización(Tempering)

Enfriado y Secado Final

AlmacenajeFinal

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Proceso de Estabilización (Tempering)

Gradiente de Temperatura

Gradiente de Humedad

Alta Temperatura

Baja Temperatura

Alta Humedad

Baja Humedad

4-12 horas

Estabilización

Salida de la Secadora

Temperatura

Humedad

Reducción del Gradiente

Después de la Estabilización

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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)

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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

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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

• No es tan eficiente como la seca-aireacion

Secado a Todo Calor

Estabilización(Tempering)

Enfriado y Secado Final

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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

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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

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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

0.49

6.78

4.68

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

Gas Natural Gas Licuado de Petroleo Gasoil

Combustible

Cos

to d

e S

ecad

o ($

) po

r T

onel

ada

y P

unto

de

Hum

edad

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Variación Precio Energía

Variación Relativa Costo Secado y Costo Energía

-50%

-40%

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

-50% -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50%

Variación Costo Energía

Var

iaci

ón C

osto

Sec

ado

(%)

Electricidad

Gas Natural

GLP

Gasoil

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Calculador Costos Secado

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GRACIAS!!!!