Aula Secagem e Secadores de graos - Copia.pptx

secagem e secadores, tipos de secadores

1. Secagem e Secadores Profª MsC . ALESSANDRA SOARES FÉLIX Itumbiara/2022 CURSO DE OPERADOR DE PROCESSAMENTO DE GRÃOS E CEREAIS

2. Definição Secagem: Redução do teor de água do produto agrícola . Fonte: Nunes, 2014. Produtos provenientes do campo, em geral, possuem teor de água inadequado para um armazenamento seguro. 2

3. Secagem Por que fazer a secagem? Redução da disponibilidade da água Desenvolvimento de fungos e bactérias Realização do processo de respiração dos grãos Execução de reações bioquímicas 3

4. Definição Secagem: Processo simultâneo de transferência de calor e massa (teor de água) entre o produto e o ar de secagem. A remoção do teor de água deve ser feita em um nível tal que o produto fique em equilíbrio com o ar ambiente onde será armazenado e deve ser feita de modo a preservar a aparência, a qualidade nutritiva e, no caso dos grãos, a viabilidade como semente. 4

5. Importância da Secagem Permite antecipar a colheita, disponibilizando a área para novos cultivos; Minimiza a perda do produto no campo; Permite armazenagem por períodos mais longos, sem o perigo de deterioração do produto; O poder germinativo é mantido por longos períodos; e Impede o desenvolvimento de microrganismos e insetos. 5

6. Princípios Gerais da Secagem 6

7. Princípios Gerais da Secagem O vapor d’água presente no produto tende a ocupar todos os espaços intercelulares disponíveis, gerando pressões em todas as direções, inclusive na interface entre o produto e o ar - pressão parcial de vapor d’água na superfície do produto. A água presente no ar sob a forma de vapor exerce, também, uma pressão parcial - pressão parcial de vapor d’água no ar. 7

8. Princípios Gerais da Secagem ρ g > ρ ar – ρ g < ρ ar – ρ g = ρ ar – ocorre secagem do produto; ocorre umedecimento do produto; 8

9. Princípios Gerais da Secagem A velocidade de secagem depende das características de cada grão . 9

10. Princípios Gerais da Secagem 10

11. Princípios Gerais da Secagem SEMENTE GANHA UMIDADE DO AMBIENTE SEMENTE PERDE UMIDADE PARA O AMBIENTE EQUILIBRIO HIGROSCÓPICO O teor de água ganho = perdido 11

12. Princípios Gerais da Secagem O processo de secagem que ocorre no interior do produto pode ser dividido em dois períodos: Um período de razão constante; Um ou mais períodos de razão decrescente. 12

13. Período de razão constante - Ocorre com o produto completamente úmido. - Água escoa na fase líquida sob um gradiente hidráulico. - Ocorre um decréscimo no volume do produto igual ao volume de água evaporada. Este período não é observável em produtos agrícolas, estes geralmente já se encontram no período de razão decrescente, ao iniciar a secagem. 13

14. Razão decrescente: O teor de umidade decresce e água na fase líquida faz a ligação entre as partículas sólidas (pontes líquidas). Escoamento de água na fase de vapor. A temperatura do produto supera a de bulbo úmido. 14

15. Segundo período de razão decrescente: A água existente nos gargalos dos poros pode: Migrar ao longo das paredes capilares; Evaporar e condensar, entre as pontes líquidas. A pressão parcial de vapor decresce e a contração de volume do produto continua, em menor intensidade. 15

16. Terceiro período de razão decrescente: Ocorre secagem no interior do produto. O teor de umidade de equilíbrio é atingido. Quantidade de água evaporada = Quantidade condensada 16

17. Processo de Secagem O ar de secagem repassa calor ao grão e recebe vapor de água = sua temperatura diminui e sua umidade relativa aumenta; 17

18. Sistemas de Secagem Natural: Artificial: Vento e Sol 18

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20. Secagem Natural Vantagens: Não exige conhecimento de técnicas modernas. Os investimentos para realizá-la são mínimos. Desvantagens: Depende das condições climáticas. Propicia o ataque de pragas. Propicia o tombamento de plantas. O produto fica exposto às intempéries. O campo fica ocupado por mais tempo. Dificulta a colheita mecânica. 20

21. Secagem Artificial Há a interferência do homem, acelerando e/ou melhorando o processo. Pode ser realizada com: Ventilação Natural Ventilação Forçada Convecção 21

22. Ventilação Natural: Café: camadas inferiores a 5 cm de espessura. 22

23. Ventilação Natural ao Sol em eira em bandeja 23

24. Ventilação Natural: Secador Solar Rotativo Há um melhor aproveitamento da energia solar e da ação do vento. 24

25. Vantagens: Desvantagens: Simplicidade de construção e operação Baixo custo inicial. Necessidade de revolvimento do produto. O ambiente influencia o tempo de secagem. Baixa capacidade de secagem. Maior necessidade de mão-de-obra; Área plana para construção do terreiro. Secagem em Terreiros: 25

26. Secagem Artificial Secagem com ar natural; Secagem com ar a baixas temperaturas; Secagem com ar a altas temperaturas. 26

27. Ar Natural e Baixas Temperaturas Processo lento. A secagem é realizada em silos. A energia para aquecer em até 10 o C pode ser obtida pela queima de combustíveis, uso de resistência elétrica ou coletor solar. 27

28. Secagem Artificial Deve -se empregar vazões de ar que não permita a deterioração do produto 28

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30. 30 Ar Natural e Baixas Temperaturas Para silo armazenador: Chapa perfurada com no mínimo 15%.

31. Formas de Carregamento do Silo Enchimento em uma etapa Enchimento por camadas Camada única 31

32. Enchimento em uma etapa Consiste em carregar o silo em até 5 dias. Dependendo das condições climáticas, este método demanda até 25 dias para término da secagem; 32

33. Enchimento em uma etapa: Vantagens Pouca movimentação do produto. Pouca demanda de mão-de-obra; O recebimento do produto não fica condicionado ao andamento da secagem do material existente no silo. desvantagens Elevado tempo de secagem com risco de deterioração das camadas superiores. Pode ocorrer condensação de água. Risco de super-secagem das camadas inferiores. 33

34. Enchimento por camadas Condicionada ao teor de água do produto; Processo em que uma nova camada de produto só é adicionada quando a última estiver seca. 34

35. Enchimento por camadas: Vantagens Secagem mais rápida. Menores riscos de deterioração. O fluxo mínimo necessário é inferior ao do método de enchimento em uma etapa . desvantageM Requer maior atenção no controle do processo de secagem. 35

36. Enchimento em camada única Consiste em carregar o silo com um camada de até 1 m de altura e depois realizar a secagem. Retira-se a camada seca para depois realizar o novo carregamento. 36

37. Camada única: Vantagens Secagem rápida de cada uma das camadas. Menores riscos de deterioração. Maiores fluxos de ar por tonelada de produto. desvantageNS Equipamentos menos eficientes. Maior demanda de mão-de-obra. 37

38. Movimentação do Produto no Silo PROCESSO ESTÁTICO: O produto não é revolvido. - Pode ocorrer gradiente de umidade COM REVOLVIMENTO : O produto é periodicamente homogeneizado por meio de helicóides . - Em regiões com Urméd < 60% 38

39. Recirculadores : vantagens Maior rendimento; Menor risco de deterioração; Eliminação do gradiente de umidade. desvantagens Acumulo de matérias finas no centro; Sobrecarga dos equipamentos sobre as paredes e piso do silo. 39

40. Recirculadores 40 Movimenta o produto verticalmente. Movimenta o produto levando até o topo.

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42. Operação e Monitoramento da Secagem Inspeção periódica da temperatura e umidade dos grãos. Se o teor de água do grão >16%, manter o ventilador ligado. Teor de água do grão < 16%, manter o ventilador ligado se UR < 75%; Na secagem com baixa temperatura, resfriar produto à temperatura ambiente. 42

43. Duração da Secagem O tempo de secagem pode ser reduzido elevando-se a temperatura do ar de secagem ou sua vazão. O aquecimento do ar praticamente não altera a velocidade de deslocamento da frente de secagem (O produto tende a atingir o equilíbrio). 43 O aquecimento do ar pode gerar dois problemas: supersecagem nas camadas inferiores e aceleração do processo de deterioração nas camadas superiores . O aquecimento só é recomendado para regiões onde o potencial de secagem do ar natural é insuficiente para atingir o teor de umidade final desejado.

44. Teor de Umidade de Equilíbrio Varia de um produto para outro; Na secagem em baixas temperaturas, a temperatura e a umidade relativa variam durante o processo. 44

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46. Teor de Umidade de Equilíbrio Exemplo 1 – Determine o aquecimento que o ar deve sofrer para a secagem de milho, se as condições médias da região são 20ºC e 80% de temperatura e umidade relativa e o teor de água final desejado é de 13%. Considere que o ventilador aquece o ar de 1ºC. Tabela: milho Ue =16,4% Aquece ventilador 1ºC = 21ºC Gráfico psicrométrico: UR=75% Tabela: Ue =15,3% +3ºC = 24ºC  UR=63% Ue =13% Portanto, o sistema deve produzir um aumento de 3ºC.

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48. Secagem a Altas Temperaturas 48

49. Vantagens: Altas Temperaturas - Independência das condições climáticas; - Facilidade de gerenciamento; - Menor risco de deterioração. 49

50. Secagem a Altas Temperaturas Baseia-se: Aumentando-se a temperatura do ar úmido, a UR diminui e, consequentemente, a capacidade do ar em absorver umidade aumenta; O ar é forçado a passar através da massa de grãos ou por meio de um ventilador; Depois de entrar em contato com o produto, o ar deixa o secador com uma temperatura mais baixa e uma UR mais elevada. 50

51. Secagem a Altas Temperaturas A taxa de secagem é função de: - Temperatura e umidade relativa ambiente. - Temperatura e fluxo de ar de secagem. - Umidade inicial do produto. - Fluxos do produto e do ar no secador. 51

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53. Tipos de Secadores Altas Temperaturas: Quanto ao fluxo; Quanto a operação; 53

54. Segundo os Fluxos: Secador de camada fixa horizontal Secador de camada fixa vertical Secador de fluxos cruzados Secador de fluxos contracorrentes Secador de fluxos concorrentes Secador em cascata Secador rotativo Secador de leito fluidizado ( não é comum –agrícolas ) Secador por convecção 54

55. Secador de camada fixa horizontal 55 O ar de secagem é insuflado por um ventilador num compartimento de fundo perfurado, onde fica o produto; Normalmente, usam-se silos metálicos, com piso perfurado; Camada de produto < 1,00 m. Utiliza-se uma fonte de aquecimento acoplada ao ventilador.

56. Secador de camada fixa 56 Modelo UFV

57. Camada fixa horizontal Vantagens Baixo investimento inicial. Menor custo operacional. O armazenamento pode ser feito no próprio silo secador (silo convencional adaptado). Pode secar grãos, milho em espiga, feijão em rama, raspa de mandioca, feno etc. DESVANTAGENS Baixa capacidade de processamento devido à espessura da camada (0,6 m). Necessidade de revolvimento periódico do produto para uniformização da secagem. 57

58. Secador de camada fixa e fluxos cruzados 58 - O produto permanece em colunas verticais compostas por chapas perfuradas. - O fluxo de ar é perpendicular à coluna de grãos. - Quando o produto está em movimento, o secador é dito de fluxos cruzados.

59. Secador de fluxos cruzados: 59

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62. Secador de camada fixa e fluxos cruzados VANTAGENS Alta capacidade de secagem; Facilidade de manuseio e operação; Baixo custo inicial. dESVANTAGENS Risco de superaquecimento do produto. Alto consumo de energia. Desuniformidade de secagem. Baixa qualidade do produto. 62

63. Secador de fluxos contracorrentes 63 O ar de secagem e grãos fluem em sentido contrário. À medida que o produto desce, sua temperatura aumenta, ficando próximas à temperatura do ar de secagem. A temperatura de secagem não deve ultrapassar 70ºC.

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66. Secador de Fluxos contracorrentes VANTAGENS Alta eficiência energética; Menor tempo de exposição ao ar de secagem; Menor susceptibilidade a danos mecânicos. dESVANTAGENS Maior custo de manutenção, quando se utiliza um sistema com silo. 66

67. Secador de fluxos concorrentes 67 O ar de secagem e produto fluem na mesma direção. Altas taxas de evaporação ocorrem na parte superior da camada. Ocorre uma rápida redução na temperatura do ar de secagem e no teor de umidade do produto; A temperatura do produto permanece sempre abaixo da temperatura inicial do ar de secagem.

68. Secador de fluxos concorrentes 68

69. Secador de fluxos concorrentes VANTAGENS Melhor qualidade final do produto. Maior capacidade de secagem. Alta eficiência energética. Baixo custo de instalação e manutenção dESVANTAGENS Alto custo de construção, quando se opera com mais de um estádio. Maior risco de incêndios devido à utilização de altas temperaturas. 69

70. Secador em Cascata São constituídos por uma série de calhas invertidas em forma de V. O produto move-se entre as calhas, sob a ação da gravidade. O ar de secagem entra numa linha de calhas e sai em outras imediatamente adjacentes, Utilizam fluxos de ar /ton. de grãos menores que em outros secadores contínuos. 70

71. 71 Secadores Comerciais

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73. Secador em Cascata VANTAGENS Alta eficiência energética; Alta capacidade. dESVANTAGENS Alto custo inicial; Podem poluir o meio ambiente. 73

74. Secador rotativo 74

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76. Secador Rotativo VANTAGENS Funciona como máquina de pré -limpeza para alguns produtos (café). Boa Uniformidade de secagem. dESVANTAGENS Baixa eficiência energética. Alto custo de investimento. Incidência de danos mecânicos. 76

77. Secador de Leito Fluidizado O ar de secagem provoca turbulência, mantendo o produto em suspensão. A intensidade do fluxo de ar deve ser tal que supere a velocidade terminal do produto. 77

78. 78 Secador por Convecção

79. Secador por Convecção 79 Para pequeno produtor que não dispõe de energia elétrica. Utilizam trocadores de calor para aquecimento do ar de secagem; O ar se movimenta devido à diferença de temperatura entre o ar de secagem e o ambiente.

80. Secador por Convecção CARACTERÍSTICAS Dispensa o uso de ventiladores; Mão-de-obra pouco especializada para construção; Baixo custo inicial de implantação; Eficiência térmica inferior aos de ventilação forçada; Projeto inadequado da câmara pode provocar desuniformidade de temperatura e do fluxo de ar; Riscos de contaminação do produto pela fumaça, caso haja (perfurações). 80

81. Segundo à Operação: 81 Contínuos; Intermitentes.

82. Contínuos : ●Passagem dos produtos uma só vez pela câmara de secagem ● Produtos entram úmidas no topo e saem secos na base do secador ● 2 camaras : secagem e resfriamento 82 Indicado para grande quantidade de produto

83. Intermitentes Produtos recebem ar aquecido a intervalos regulares O produto retorna à(s) câmaras de secagem até que atinja a umidade ideal, sem sofrer resfriamento. 83

84. Quanto à Utilização: 84 Secagem combinada; Seca-aeração.

85. Secagem Combinada 85 Consiste em iniciar a secagem num sistema a altas temperaturas e completá-la num sistema à baixas temperaturas; Redução da energia total requerida para a secagem. Fornece um produto com alta qualidade

86. 86 Seca-Aeração

87. Secagem Seca-Aeração Reduz o consumo de energia. Aumenta a capacidade de secagem. Reduz os danos térmicos causados pela secagem a altas temperaturas. Requer maior investimento inicia. Maior manuseio do produto. 87

88. 88 Estufa de Secagem - Hortaliças

89. Qualidade da Secagem Se não executada adequadamente: Problemas respiratórios; Desenvolvimento de fungos e suas toxinas; Deterioração. 89

90. Qualidade da Secagem Exigências do mercado: Arroz : percentagem de grãos inteiros, cor e aparência; Soja: a acidez do produto compromete o refino do óleo; Milho: percentagem de grãos inteiros; Sementes: devem ser mantidos a germinação e o vigor; 90

91. Qualidade da Secagem Exigências do mercado: Cada produto tem uma temperatura específica para a secagem (Sementes < 39 º C); Impurezas podem causar problemas no funcionamento dos sistemas de secagem; Fluxo de produto e ar A qualidade dos grãos não pode ser melhorada durante o armazenamento. 91