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2. Parámetros del secado de granos
Indice
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Condiciones
del aire ambiente
Temperatura
de secado
Presion
estatica y flujo de aire
Humedad
inicial del producto
Flujo
del producto dentro del secador
Historia
del producto
Temperatura
de secado y flujo del producto
Los parámetros que influyen en la tasa de secado, cuando se secan granos con aire forzado, son: la temperatura y la humedad relativa ambiente, la temperatura y el flujo de aire de secado, el contenido de humedad inicial y de equilibrio de los granos, la temperatura y, dado el caso, la velocidad de dichos granos dentro del secador. El tipo de grano y las condiciones en la fase de campo también pueden influir en su tasa de secado.
Los parámetros de secado citados no son independientes. Esto quiere decir que influyen en la tasa de secado como un conjunto de factores y no aisladamente. El manejo adecuado de dichos parámetros permite determinar el equipamiento apropiado para las condiciones especificas de secado.
A la temperatura y la humedad relativa del aire ambiente, muchas veces no se les da importancia para el secado a altas temperaturas. Estos parámetros tienen poca influencia sobre la tasa de secado; en cambio, determinan la cantidad de energía necesaria para alcanzar la temperatura de secado. Cuanto menor sea la temperatura ambiente, mayor será la cantidad de energía necesaria para calentar ese aire, lo que determina un mayor costo del secado.
La temperatura del aire de secado es el parámetro de mayor flexibilidad en un sistema de secado a altas temperaturas e influye significativamente en la tasa y la eficiencia de secado y en la calidad del producto final. Un aumento de dicha temperatura significa un menor consumo de energía por unidad de agua evaporada y una mayor tasa de secado. En cambio, las temperaturas de secado más elevadas pueden causar daños térmicos más acentuados en los granos. i a temperatura de secado, junto con los flujos de aire y de granos, determina la cantidad de agua evaporada en un secador.
Presion estatica y flujo de aire
La pérdida de carga de un flujo de aire a través de una capa de granos, conocida generalmente como resistencia al flujo de aire y denominada presión estática, influye en este flujo y, en consecuencia, en la tasa de secado. Para determinado tamaño de ventilador, cuanto mayor sea el espesor de la capa de granos y menor la cantidad de Impurezas en ella, mayor será el flujo de aire y también la tasa de secado. Esto, porque el menor espesor de la capa y la menor cantidad de impurezas significan menos resistencia al paso del aire a través de los granos.
Las impurezas que más interfieren en el paso del aire a través de la masa de granos son los "finos". Si se trata de maíz, finos son las impurezas que pasan por una malla de 4,76 mm de diámetro, ASAE (1984). Los finos, por ser más pequeños que los granos enteros, ocupan parte de los espacios intersticiales y dificultan el paso del aire por la masa. Dicha dificultad determina la exigencia de mayores presiones estáticas para el ventilador y, en consecuencia, en la reducción de la masa de aire que éste proporciona. (Figura 1).
El contenido de humedad inicial también influye en la tasa de secado. Cuanto más elevado sea el contenido de humedad de un producto, mayor será la candidat de agua evaporada por unidad de energía. Con elevados contenidos de humedad, las fuerzas de adsorción de la estructura celular del material sobre las moléculas de agua, son menores que cuando el contenido de humedad del producto es más bajo. En consecuencia, se utiliza un mayor porcentaje de energía disponible para evaporar la humedad contenida en los granos más secos.
Flujo del producto dentro del secador
La velocidad con que el material pasa por el secador, denominada con mayor frecuencia flujo de masa o tiempo de residencia del producto en el secador, puede influir en la tasa de secado, la eficiencia del proceso y la calidad final del producto. Si el flujo de masa aumenta, el producto final será, en general, de mejor calidad. Por otra parte, hay un aumento del consumo de energía específica, esto es, de la energía que se necesita para evaporar una unidad de masa de agua y una disminución de la eficiencia térmica del secado, porque los granos que pasan por el secador con mayor velocidad pierden menos humedad y el secado puede resultar insuficiente. El manejo adecuado de la velocidad del producto tiene importancia fundamental en el secado.
Se ha comprobado que las diferentes variedades de maíz se secan a tasas diferentes (KEENER y GLENN, 1978). Es muy probable que otros granos presenten un comportamiento parecido. Sobre la base de esa hipótesis se han realizado investigaciones para determinar las propiedades físicas de variedades de productos cultivados en diversos paises. La obtención de valores de propiedades físicas distintas de las que aparecen en la literatura, podrá conducir a tasas de secado también diferentes. Para el maíz se Intentó definir un "factor hibrido de secado" que tuviese en cuenta las características de secado de una partida. El factor hibrido se define como la relación entre la tasa de secado para una condición-patrón y la tasa de secado de una partida del producto para una condición cualquiera (BAKKERARKEMA et al. 1978).
Temperatura de secado y flujo del producto
La influencia de cada parámetro en el secado no se podrá establecer de manera aislada, pues el cambio de uno de ellos altera el comportamiento de los demás durante el proceso de secado. Esa interdependencia entre los parámetros hace que el dimensionamiento y la optimización de los secadores de granos se realice con cautela. Por otra parte, el conocimiento de dicha interdependencia permite desarrollar nuevas tecnologías de secado. Con fines ilustrativos se hacen a continuación algunos comentarios acerca de la influencia recíproca entre la temperatura de secado y el flujo del producto en el secador.
Es universalmente aceptado que la temperatura de secado para semillas no debe subir de 40°C. Esta afirmación, por si sola, es incompleta, pues el tiempo de exposición del producto al aire de secado es un elemento que hay que considerar. En el secado de soya, con empleo de un secador de flujos concurrentes, se observó que la temperatura del aire de secado y el flujo de granos son los dos factores de mayor influencia en la calidad del producto. En vista de eso, se sugiere usar el término tiempo de residencia del producto en el secador, para definir mejor las condiciones de secado. El tiempo de residencia puede aparecer expresamente como valor definido, o bien implícitamente, mencionando la altura de la cámara de secado y la velocidad del producto en el secador, o flujo de masa.
Como ejemplo, mencionaremos los resultados obtenidos en soya, con un secador de flujos concurrentes. En el ensayo se utilizó aire de secado a una temperatura de 121°C y flujo de masa de 21,7 kg/s. m², y se obtuvo un Índice de germinación final de 62%. En otro ensayo se usó aire a 204°C y flujo de masa de 80 kg/s.m², y se obtuvo un porcentaje de germinación de 72%. En ambos casos, el contenido de humedad final fue de alrededor de 13% (DALPASQUALE, 1981). Si se analizan solamente la temperatura de secado y el porcentaje de germinación, los resultados serían opuestos a lo que se acepta comúnmente. En cambio, si se incluyen en el análisis el flujo de masa y, en consecuencia, el tiempo de residencia del producto en el secador, seria posible percibir que los granos están sujetos a la temperatura más elevada durante un tiempo más corto que el que pasan a 121 oC, lo que conduce a un mayor poder de germinación. Se puede afirmar, pues, que es posible secar semillas a altas temperaturas, una vez que se hayan definido correctamente los parámetros de secado y, de manera especial, la temperatura del aire de secado y flujo del producto.