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
◦ ρg > ρar –
◦ ρg < ρar –
◦ ρg = ρar –
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.
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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;
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18. Sistemas de Secagem
Natural: Artificial:
Vento e Sol
18

19. 19

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:
SecadorSolar Rotativo
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 oC pode ser obtida pela queima de
combustíveis, uso de resistência elétrica ou coletor solar.
27

28. Secage
m
Artificial
DEVE-SE EMPREGAR
VAZÕES DE AR QUE
NÃO PERMITA A
DETERIORAÇÃO DO
PRODUTO
28

29. 29

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.
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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.
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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.

41. 41

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

45. 45

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.

47. 47

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

52. 52

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
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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

60. 60

61. 61

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.

64. 64

65. 65

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

72. 72

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

74. r
rotativ
o
74

75. 75

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. Intermitente
s
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 < 39ºC);
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