SECADO DE ARROZ
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Secado de Arroz
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Que es el secado
Es el proceso que busca disminuir el contenido de humedad del grano hasta un n i v e l s e g u r o p a r a e l almacenamiento De todas las operaciones es la que mayor impacto econmico en el proceso productivo tiene. El contenido de humedad debe ser adecuado para preservar y mantener las caractersticas del grano.
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Cul es la Humedad Segura? Temperatura del Aire Humedad Relativa
F C 50,0% 55,0% 60,0% 65,0% 70,0%
35 1,7 12,6% 13,3% 13,9% 14,6% 15,3%
40 4,4 12,4% 13,0% 13,7% 14,3% 15,1%
45 7,2 12,2% 12,8% 13,4% 14,1% 14,8%
50 10 12,0% 12,6% 13,2% 13,9% 14,6%
55 12,8 11,8% 12,4% 13,0% 13,7% 14,3%
60 15,6 11,6% 12,2% 12,8% 13,5% 14,1%
65 18,3 11,4% 12,0% 12,6% 13,3% 13,9%
70 21,1 11,3% 11,9% 12,5% 13,1% 13,7%
75 23,96 11,1% 11,7% 12,3% 12,9% 13,5%
80 26,47 11,0% 11,5% 12,1% 12,7% 13,4%
85 29,4 10,8% 11,4% 12,0% 12,8% 13,2%
90 32,2 10,7% 11,3% 11,8% 12,4% 13,1%
95 35 10,6% 11,1% 11,7% 12,3% 12,9%
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Preservacin del grano en almacenamiento. Mantenimiento de las cualidades molineras del grano. Optimizacin del funcionamiento de los equipos de molienda.
Alteraciones en el color del grano Fisuramiento del grano
Objetivos
Riesgos
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Alteraciones en el Secado
Cambio de Color Fisuras
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Las alteraciones de color en el grano
Uno de los puntos de mayor cuidado en el proceso de secado es la posibilidad de obtener alteraciones en el color del grano, que puede verse modificado, cambiando el blanco tpico por tonalidades que pueden ir desde el amarillo plido hasta el caf oscuro. En este proceso se denomina caramelizacin (Pardeamiento no enzimtico) Dicho fenmeno, se da debido a la combinacin de temperatura aplicada junto con el tiempo de exposicin, por lo tanto, se puede afirmar, que no existe un lmite de temperatura a aplicar en el secado mientras que no se superen los tiempos mximos de exposicin a la misma.
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El fisuramiento del grano
Heterogeneidad en la humedad dentro
del grano
Tiempo excesivo de exposicin al
aire caliente
Disparidad en la exposicin al aire
caliente
Fisuramiento
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20
33
45
58
70
8 12 15 19 22
Tem
pera
tura
( C
)
Contenido de humedad (% bw)
Region vtrea
Lnea de transicin vtrea
Region cauchosa
La teora de la transicin vtrea (Tg)
Antecedentes
University of arkansas rice processing program Tg theory (glass transition theory) - TERRY SIEBERMORGEN - 1996.
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La teora de la transicin vtrea (Tg)
La temperatura de transicin vtrea es aquella en la cual los almidones del grano cambian su estado estructural pasando de ser Vtreos (Ordenados) a Cauchosos (Amorfos), esta temperatura depende de la humedad del arroz. Cuando se generan diferenciales altos de temperatura al interior del grano , puede suceder que dentro de el existan algunas regiones en estados cauchosos (Especialmente el centro) y otras en estado vtreo (Especialmente las paredes de grano), lo cual genera ciclos acelerados de expansin de la regin amorfa y compresin de la regin vtrea, ocasionando fisuramientos que pueden representar incremento en el contenido de granos quebrados.
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La teora de la transicin vtrea (Tg)
FUENTE: SCHLUTERMAN AND SIEBENMORGEN, 2007
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La teora de la transicin vtrea (Tg)
FUENTE: SCHLUTERMAN AND SIEBENMORGEN, 2007
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La teora de la transicin vtrea (Tg)
FUENTE: SCHLUTERMAN AND SIEBENMORGEN, 2007
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Tecnologas de secado comercial
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1. El secado esttico o estacionario
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El secado esttico o estacionario
El secado estacionario es aquel en el cual se tiene un lecho fijo (Inmvil) de grano de una altura definida, el cual es sometido a contacto directo con aire caliente que pasa a travs de la capa de producto removiendo humedad de los granos y arrastrndola hacia afuera del sistema. Es de vital importancia seleccionar de manera adecuada el caudal de aire a usar, la presin esttica del sistema y el perfil (Altura de grano) a usar ya que de ellos depende el buen rendimiento de la operacin realizada de esta forma. Normalmente se recomienda usar temperaturas bajas (Alrededor de 40C) para este tipo de proceso.
Aire Caliente y Seco
Aire Fresco y Hmedo
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1 2
Ubicacin del secado estacionario en la Grafica de Transicin Vtrea
Cauchoso
Vtreo
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Uso de agitacin mecnica (STIRATORS) como mecanismo de incremento de eficiencia en el
secado esttico en silos
Aire Caliente y Seco
Aire Fresco y Hmedo La agitacin de grano usando STIRATORS, produce un flujo de grano desde abajo hacia arriba que genera una mayor homogenizacin del flujo del aire disminuyendo el
tiempo de secado en hasta un 50%
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El secado esttico o estacionario
Baja temperatura de proceso Operacin sencilla No hay cambios de estado estructural del almidn del grano
Mnimo riesgo de alteraciones en el color y fisuramiento
Alta propensin a dispersin de humedad
Largos tiempos de procesamiento Alto uso de mano de obra Alto uso de rea de proceso y por ende alta inversin inicial
Ventajas Desventajas
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2. El secado dinmico en torres
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El secado dinmico en torres (Columnares o de Bafles) consiste en
hacer fluir una corriente de grano y hacerla entrar en contacto con un flujo de aire caliente de forma cruzada, que
pasa a travs de l flujo de arroz removiendo la humedad de este.
En trminos de remocin de humedad por hora, es mucho ms eficiente que
el secado esttico.
Este tipo de equipos se puede realizar el proceso de dos maneras, en circuito
cerrado o con silos de tempero
El secado dinmico en torres
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Recirculacin Atemperamiento
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Qu se debera hacer para tener un secado en torre apropiado?
Temperatura de trabajo correctamente manejada
Alto caudal de aire Tiempo apropiado de proceso (secado y tempero)
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Por qu tener tiempos de atempero?
Secado sin atemperamiento
En este tipo de operacin, se logra un alto gradiente de humedad entre la superficie y el centro del grano, que solo comienza a estabilizarse en el
almacenamiento, esta dispersin de humedad puede causar fisuras
Al tener un menor tiempo de exposicin y presentar intermitencia, la dispersin de humedad es menor y
esta tiende a homogeneizarse cuando se tienen tiempos de descanso (atemperamiento) correctos
Secado con atemperamiento
FUENTE: SCHLUTERMAN AND SIEBENMORGEN, 2007
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Cul debe ser el tiempo de atempero adecuado (Granos Largos)?
FUENTE: SIEBENMORGEN, ET AL. 2005
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Cul debe ser el tiempo de atempero adecuado (Granos Medios y Cortos)?
FUENTE: SIEBENMORGEN, ET AL. 2005
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El secado dinmico en torres
Automatizacin y control sencilla Mayor eficiencia energtica en
comparacin con el secado estacionario
Menores tiempos de operacin en comparacin con el secado estacionario
Menor posibilidad de daos al grano por errores humanos
Ventajas Inversin alta para instalaciones de baja
capacidad
Muestra dispersin de humedad entre el grano que ve el aire a la entrada y el que
lo ve a la salida
Hay un alto riesgo de heterogeneidad en la estructura de los almidones
Es susceptible a alteraciones al color del grano
Desventajas
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El secado dinmico en lecho fluidizado
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El secado en lecho fluidizado en una tcnica
que consiste en suspender un lecho
continuo de grano, en una corriente de aire
caliente con alta velocidad y alta
temperatura.
El tratamiento con alta temperatura solo se realiza por un corto periodo de tiempo,
adems este tipo de secado crea una alta relacin aire-grano, lo
cual genera una mnima dispersin de humedad.
El secado dinmico en lecho fluidizado
La combinacin entre el alto volumen de aire, alta velocidad de paso y alta
temperatura permiten lograr una remocin
significativa de humedad en un periodo que oscila
entre 3 y 5 minutos dependiendo de la
humedad de entrada.
El dao mecnico en esta tecnologa es mnimo, ya que el grano se mueve a travs de la corriente de
aire que lo suspende debido al cambio en la densidad que sufre a medida que se seca
Aire Caliente Seco
Aire Caliente Hmedo
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Incremento en el rendimiento de granos enteros debido a la semi gelatinizacin de los almidones contenidos al interior del grano y el efecto de post-endurecimiento (atemperamiento) sin afectar el sabor, color, u otra propiedad relevante del arroz.
Reduccin del tiempo de secamiento a travs de la rpida reduccin de humedad (3-6%) en un
corto perodo de tiempo (3-5 minutos), especficamente para las fases iniciales de secamiento (mnimo. 22% MC wb)
Ahorro en el consumo de combustible ahorro de hasta un 50% debido al tiempo de secamiento
mas rpido. Mejora en la uniformidad de la humedad incluso cuando el paddy de entrada presenta altos
niveles de variacin de humedad (dispersin), la mxima dispersin reportada del paddy de salida se encuentra en rangos desde 0.4 a 1.0.
Reduccin de la infestacin durante el almacenamiento por la alta temperatura del aire de secado
(100 - 150 c 212 - 302 f) se obtiene un efecto muy positivo en la eliminacin de insectos, huevos y larvas contenidos en el paddy reduciendo la infestacin en el almacenamiento.
Principales beneficios
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Caractersticas Tcnicas del equipo
Diseo compacto Fcil instalacin
Operacin y mantenimiento simple
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El tratamiento trmico aplicado en el lecho fluidizado
Cauchoso Superficie Centro Intermedio
Acondicionamiento
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Diagrama esquemtico del secado con lecho fluidizado
Secado en lecho fluidizado
Acondicionamiento
Secado final y almacenaje
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E-5 E-4
T-7 T-1 T-3 T-4
E-1 E-3 E-2
T-2
SISTEMA DE SECADORA EXISTENTE
TOLVA DE RECIBO DE PADDY
PRELIMPIEZA Y LIMPIEZA SECADORA DE LECHO FLUIDIZADO
TORRE DE ACONDICIONAMIENTO
HORNO DE CASCARILLA CICLONICO
QUEMADOR A DIESEL O A GAS
SILOS DE RECIBO
CALOR
Diagrama de flujo planta de secado de arroz paddy Sistema de recibo, limpieza y sistema de secado en lecho fluidizado con acondicionador
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Diagrama de flujo planta de secado de arroz paddy Sistema de recibo, limpieza y sistema de secado en lecho fluidizado con secadora estacionaria
E-6 E-5 E-4
T-5
SILOS ATEMPEROS (OPCIONALES)
T-6
T-7 T-1 T-3 T-4
E-1 E-3 E-2
T-2
SISTEMA ESTACIONARIO DE ALBERCAS DE SECADO
E-7
T-8
T-9
AL
LUG
AR
DE
A
LMA
CE
MA
MIE
NTO
CALOR
HORNO DE CASCARILLA CICLONICO
QUEMADOR A DIESEL O A GAS
TOLVA DE RECIBO DE PADDY
PRELIMPIEZA Y LIMPIEZA SECADORA DE
LECHO FLUIDIZADO
TORRE DE ACONDICIONAMIENTO
SILOS DE RECIBO
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Foto cortesa de Arrocera Palmira / Zona Caribe - Colombia 2007
Sistema de lecho fluidizado SuperBrix
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Factores a tener en cuenta en el proceso de secado de arroz
Haga monitoreo de la temperatura del grano, no se enfoque solo en la del aire, ya que son los componentes del grano los que se modifican con excesos trmicos. Tenga en cuenta que la temperatura del grano se modifica en funcin de la temperatura del aire y el tiempo de exposicin de el arroz a ella. Provea las condiciones de proceso mas uniformes posibles a todos los granos. Busque cambios de transicin solo si tiene condiciones uniformes de proceso y altos niveles de control del mismo.