965458159.4. Secado de los granos
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Secado a Alta Temperatura Juan Rodriguez Juan Rodríguez Tucumán 6 y 7 de abril de 2010 EEA INTA Balcarce Secadoras Continuas Flujo Cruzado Flujo Mixto EEA INTA Balcarce Columnas Flujo Mixto Flujo Abertura-Abertura Flujo de Grano Flujo de Aire Homogeneizado EEA INTA Balcarce Secadoras de Columnas Flujo Cruzado EEA INTA Balcarce 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 + + EEA INTA Balcarce EEA INTA Balcarce EEA INTA Balcarce Secadoras de Caballetes Flujo Mixto EEA INTA Balcarce Flujo Mixto EEA INTA Balcarce Secadora de Caballetes EEA INTA Balcarce EEA INTA Balcarce Secadora Columnas-Flujo Mixto EEA INTA Balcarce Secadoras de Columnas con Flujo Mixto EEA INTA Balcarce Flujo Abertura-Abertura Flujo de Grano Flujo de Aire Homogeneizado EEA INTA Balcarce EEA INTA Balcarce Secado y Calidad del Grano EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce Múltiple Doble EEA INTA Balcarce 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) EEA INTA Balcarce 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) EEA INTA Balcarce Efecto de la Temperatura de Secado en la Calidad Panadera del Trigo EEA INTA Balcarce La temperatura del grano es muy difícil de controlar porque es diferente a la temperatura de secado EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 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) EEA INTA Balcarce 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 $/l EEA INTA Balcarce Costo de Secado por T y por Punto Costo de Secado para Diferentes Combustibles 8.00 Costo de Secado ($) 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 EEA INTA Balcarce 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 EEA INTA Balcarce 20% 30% 40% 50% Electricidad Gas Natural GLP Gasoil Calculador Costos Secado EEA INTA Balcarce GRACIAS!!!! 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