Aula_5_Secagem

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UFRRJ
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
IT – 164 
PRÉ PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS 
AGRÍCOLAS
SECAGEM
Madelon Rodrigues Sá Braz
Definição e Importância da secagem
Definição: 
Transferência de calor e massa entre o produto e o ar de secagem
Importância:
- Antecipar a colheita
- Armazenagem por períodos mais longos
- Impede desenvolvimento de microrganismos e insetos
- Minimiza perdas do produto no campo
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Princípios da secagem
- Movimento da água decorrente da diferença da
pressão de vapor d`água entre a superfície do
grão e do ar ambiente
Pvg > Pvar - dessorção - secagem do grão
Pvg < Pvar - adsorção - umedecimento do grão
Pvg = Pvar - equilíbrio higroscópico
Pvg
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Histerese
Velocidade de absorção de água pelo grão é muito mais lenta do que a 
dessorção
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Tipo de água contida nos grãos
1. Água absorvida (livre): >27%, retida 
mecanicamente pelas paredes 
celulares, ocupando espaços 
intercelulares
2. Água adsorvida (osmótica): 13 a 27%, 
sob tensão osmótica, papel biológico
3. Água adsorvida (multicamada): 0 a 
13%, fixa na camada monomolecular 
por pontes de hidrogênio
4. Água adsorvida (monocamada): 0 a 
13%, em torno das macromoléculas da 
matriz celular por ligação iônica
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1
2
3
4
Processo de secagem que ocorre no interior do 
produto
ESTÁDIO 1 ESTÁDIO 2 ESTADIO 3 ESTÁDIO 4
Classificação dos Sistemas de Secagem
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1.Secagem Natural (Sem interferência do homem)
- Seca o produto no próprio campo (na planta)
- Vento e da energia solar
- Problemas: - Grãos sujeito ao ataque de pragas
- Tombamento
- Intempéries
- Ocupa o campo por mais tempo
- Dificuldade na colheita mecânica
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.1 Ventilação Natural
2.1.1 Secagem em Terreiros ou paióis
- Grãos distribuídos em uma camada espessa (5cm)
- Sobre piso de concreto, asfalto, terra batida
- Revolver o produto periodicamente
- Vento, temperatura e UR afetam a velocidade de secagem
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Secagem de café em terreiro
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Secagem de milho em paiol
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Vantagens da secagem em terreiros ou paióis
- Simples construção
- Simples operação
- Baixo custo
Desvantagens da secagem em terreiros ou paióis
- Baixa capacidade de secagem por unidade de área
- Dependente das condições climáticas
- Maior quantidade de mão-de-obra
- Área plana para construção do terreiro
2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.1 Ventilação Natural
2.1.2 Secagem Solar
- Secador solar rotativo
- Caixa formada por laterais de madeira com frente e fundo em tela 
de arame
- Inclinação variável
- Acompanha o movimento do sol para melhor aproveitamento da 
energia solar
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Secador Solar Rotativo
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Secador Solar UFV-J2
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.2 Ventilação Forçada
2.2.1 Ar Natural
-Ar aquecido apenas pela energia gerada no atrito do contato com pá 
do ventilador 
- Eleva a temperatura ambiente de 2 a 3ºC
2.2.2 Baixa temperatura
- Aquecedor junto do ventilador
- Levemente aquecido até no máximo 10ºC
- Baixar umidade relativa do ar
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Silo para secagem com ar natural ou a baixa 
temperatura
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Formação da frente de secagem com três diferentes 
teores de umidade
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Características da secagem com ar natural ou 
a baixa temperatura
- Feito em silos secadores-armazenadores
- Secagem mais lenta
- Pequeno fluxo de ar insuflado na massa de grãos 
- Inicia na parte inferior até atingir as camadas superiores
- Durante o processo possui três faixas de teor de água
- É necessário o cálculo da vazão do ar de secagem para permitir 
que a frente de secagem possa atingir as camadas superiores
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Carregamento do silo
1. Enchimento em uma etapa
Leva de 1 a 3 dias carregando e dependendo das condições 
atmosféricas pode demorar até 20 dias para o término da secagem
2. Enchimento por camadas
Primeiras camadas com grãos com maior teor de umidade, só coloca 
uma próxima camada somente quando a camada anterior estiver 
parcialmente seca
3. Camada única
Uma camada de até 1,0 m, após esta camada secar, esta é retirada e 
coloca-se outra camada
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Número de dias permitidos para a secagem sem 
deterioração do milho (Enchimento em uma etapa)
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Movimentação do produto no silo
1. Estático 
O silo é carregado e não há movimento do produto, observa-se 
claramente as três regiões distintas
2. Revolvimento do produto
Movimentar o produto para que não ocorra o superaquecimento de 
produto
Esquema com rosca transportadora
Recirculador de grãos
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Esquema de um revolvedor “stirring device”
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Esquema de um recirculador de grãos
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Vantagens e Desvantagens do revolvimento dos grãos
Vantagens:
- Maior rendimento
- Menor risco de deterioração
- Eliminação do gradiente de umidade
Desvantagens:
- Maior manipulação do produto (danos mecânicos)
- Maior investimento inicial
- Sobrecarga do equipamento
- Acúmulo de materiais finos no centro do silo
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Operação e monitoramento da secagem
- O tempo de funcionamento do ventilador depende do teor de água 
do produto no silo e do clima da região
- Grãos com teor de água maior de 16% (ventilador ligado 
continuamente)
- Grãos com teor de água menor que 16% (ventilador ligado até o 
final da secagem) 
- Monitoramento feito através da medição da temperatura e da 
umidade da massa de grãos para determinar se o produto está seco
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Vazão do ar de secagem
- Vazão específica mínima de secagem é o fluxo mínimo de ar 
insuflado por unidade de volume ou peso de grãos capaz de 
promover a secagem
- Vazão baixa – deterioração
- Vazão alta – reduzir o tempo de secagem, maior consumo de 
energia
- Dependente do grão, clima da região e do teor de umidade inicial
- Em geral 1 a 5 m3/min.m3
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Duração da secagem (↓ tempo de secagem, ↑ temperatura 
do ar de secagem ou ↑a vazão do ar)
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.2 Ventilação Forçada
2.2.3 Alta Temperatura
Ar aquecido à temperatura acima de 10ºC
Influenciado por:
Temperatura e UR ambiente
Temperatura e fluxo do ar de secagem
Umidade inicial do produto
Fluxo do produto no secador
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Alta Temperatura
Classificação quanto aos fluxos:
a. Camada Fixa
b. Cruzados
c. Concorrente
d. Contra-corrente
e. Cascata
f. Rotativo
g. Fluidizado
h. Solar Híbrido
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Secador Camada Fixa Horizontal
- Ar insuflado pelo ventilador é aquecido
- Silo metálico semelhante ao usado na secagem sob baixa 
temperatura
- Construção em alvenaria
- Altura do produto de 40 a 60 cm
- Revolvimento em intervalos de tempo para garantir uma uniformidade 
da umidade
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Secador Camada Fixa Horizontal
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Secador Camada Fixa Horizontal
Vantagens:
- Menor custo operacional
- Menor investimento inicial
- Armazenamento no próprio silo-secador
Desvantagens:
- Alto gradiente de umidade ao longo da camada de grãos
- Menor capacidade de processamento devido menor espessura da 
camada de grãos
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Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos 
Cruzados
- Grãos permanecem em colunas verticais construídas de chapas 
perfuradas
- Fluxo de ar é perpendicular ao produto
- Grãos em movimento é chamado de fluxo cruzado
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Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos 
Cruzados
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Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos 
Cruzados
Vantagens:
- Maior capacidade de secagem
- Facilidade de manuseio
- Baixo custo inicial
Desvantagens:
- Maior risco de superaquecimento dos grãos
- Maior consumo de energia
- Quando operado em camada fixa há desuniformidadena secagem
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Fluxos Concorrente
- O ar e os grãos fluem no mesmo sentido dentro do secador
- Os grãos pela gravidade e o ar pelas calhas 
- Trocas intensas de energia e massa na entrada do secador (ar/grãos)
- Rápida redução na temperatura inicial e no teor de água
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Fluxos Concorrente
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Fluxos Concorrente
Vantagens:
- Melhor qualidade do produto final
- Maior capacidade de secagem
- Alta eficiência energética
- Baixo custo de instalação e manutenção (quando é utilizado apenas 
um estádio)
Desvantagens:
- Alto custo de construção (quando é utilizado mais de um estádio)
- Maior risco de incêndio por operar com altas temperaturas
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Fluxos Contracorrente
- O ar e os grãos fluem em sentido contrário dentro do secador
- Grãos tem sentido descendente e o ar tem sentido ascendente
- À medida que ocorre a secagem os grãos são conduzidos para a 
parte superior ou para um silo armazenador
- Silo secador ou torre 
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Fluxos Contracorrente
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Fluxos Contracorrente
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Fluxos Contracorrente
Vantagens:
- Menor tempo de exposição ao ar de secagem 
- Maior capacidade de secagem
- Menor susceptibilidade aos danos mecânicos
Desvantagens:
- Maior custo de manutenção quando se utiliza um sistema de silo 
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Secador em Cascata ou Fluxo Misto
- Série de calhas invertidas dispostas em linhas alternadas
- Grãos tem sentido descendente e o ar se move em todas as direções
- Ar com sentido concorrente, contracorrente e de fluxos
- Utilizam um fluxo de ar menor do que os outros secadores 
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Secador em Cascata ou Fluxo Misto
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Secador em Cascata ou Fluxo Misto
Vantagens:
- Alta eficiência energética 
- Alta capacidade
Desvantagens:
- Alto custo inicial
- Poluidores do meio ambiente
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Secador Rotativo
- Formado por cilindro tubular horizontal ou inclinado que gira em torno 
do seu eixo
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Secador Rotativo
Vantagens:
- Para café em coco, favorece a limpeza do produto 
- Uniformidade da secagem
Desvantagens:
- Alto custo inicial
- Baixa eficiência energética
- Maior incidência de danos mecânicos 
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Secador em Leito Fluidizado
- O ar de secagem atravessa 
uma placa perfurada 
provocando turbulência no 
produto
- Capacidade de secagem 
muito baixa
- Elevada potência exigida 
pelo ventilador
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Secador solar híbrido
- Terreiro de alvenaria que se adaptou a um sistema de ventilação com 
ar aquecido
- Na ausência de radiação solar, incidência de chuvas e no período 
noturno, o produto é recolhido nas câmaras de secagem ou 
enleirados sob os dutos secundários para secagem com ar 
aquecido 
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Alta Temperatura
Classificação quanto à operação:
a. Contínuos 
Os grãos ficam constantemente sob ação do calor até atingir 
um teor de água desejado
b. Intermitentes
Os grãos passam várias vezes pelo interior do secador até 
completar a secagem 
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Secadores Contínuos
- Fluxo constante de grãos no interior do secador 
- Grãos úmidos, em fase de secagem e secos
- 2 etapas: 1º o grão é atravessado por uma massa de ar quente e 2º o 
grão é atravessado por um ar com temperatura ambiente 
- A regulagem do fluxo determina o tempo de exposição ao ar de 
secagem
- Reduz o tempo total de secagem
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Secadores Contínuos (Fluxo Misto com Calhas 
paralelas ou Cascata)
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Secadores Intermitentes
- Os grãos sofrem ação de calor durante pequenos intervalos de tempo 
intercalando com período de repouso
- O rendimento da secagem aumenta
- A redistribuição da umidade facilita a secagem
- Diminui a incidência de trincas
- Fluxos concorrentes e fluxos contracorrentes
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.2 Ventilação Forçada
2.2.4 Sistemas Combinados
- Alta temperatura quando o grão tem alta umidade
- A secagem se completa num sistema de baixa temperatura
- Redução da energia requerida para a secagem (dobra a capacidade 
dos secadores)
- Não são utilizados resfriadores, porque o grão chega ao sistema de 
baixa temperatura ainda aquecido
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.2 Ventilação Forçada
2.2.5 Seca-Aeração
- Reduzir o consumo de energia
- Aumentar a capacidade de secagem
- Grão seco até 2,5% acima do teor de água recomendado
- Grão ainda quente é transferido para um silo auxiliar que remove a 
umidade restante 
- Maior investimento inicial quando se utiliza um silo têmpera e maior 
manuseio do produto
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Silo têmpera
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2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
2.2 Convecção
- O ar é movimentado por convecção
- Não utiliza ventiladores
- Trocador de calor entre o ar de exaustão e o ar de secagem
- O movimento do ar é função do gradiente de pressão produzido pela 
diferença de temperatura e umidade entre o ar de secagem e o 
ambiente
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Convecção
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Convecção
Vantagens:
- Não utiliza ventiladores 
- Baixo custo inicial
- Mão de obra pouco especializada
Desvantagens:
- Baixa eficiência térmica
- Desuniformidade da temperatura e do fluxo de ar 
- Riscos de contaminação do produto com fumaça
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Considerações
- Antes da secagem o produto deve passar por uma pré-limpeza para 
eliminar impurezas
- Eficiência energética (razão entre a energia requerida para evaporar 
a água e a quantidade de energia fornecida pelo processo)
- Energia fornecida inclui energia para o aquecimento do ar e a 
potência elétrica do sistema
- Preocupação ambiental (fontes alternativas de energia, madeiras de 
áreas reflorestadas)
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	Slide 1: UFRRJ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA INSTITUTO DE TECNOLOGIA IT – 164 PRÉ PROCESSAMENTO E ARMAZENAMENTO DE PRODUTOS AGRÍCOLAS
	Slide 2: Definição e Importância da secagem
	Slide 3
	Slide 4: Histerese
	Slide 5: Tipo de água contida nos grãos
	Slide 6: Processo de secagem que ocorre no interior do produto
	Slide 7: Classificação dos Sistemas de Secagem
	Slide 8: 1.Secagem Natural (Sem interferência do homem)
	Slide 9
	Slide 10: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 11
	Slide 12: Secagem de milho em paiol
	Slide 13
	Slide 14: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 15: Secador Solar Rotativo
	Slide 16: Secador Solar UFV-J2
	Slide 17: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 18: Silo para secagem com ar natural ou a baixa temperatura
	Slide 19: Formação da frente de secagem com três diferentes teores de umidade
	Slide 20: Características da secagem com ar natural ou a baixa temperatura
	Slide 21: Carregamento do silo
	Slide 22: Número de dias permitidos para a secagem sem deterioração do milho (Enchimento em uma etapa)
	Slide 23: Movimentação do produto no silo
	Slide 24: Esquema de um revolvedor “stirring device” 
	Slide 25: Esquema de um recirculador de grãos
	Slide 26: Vantagens e Desvantagens do revolvimento dos grãos
	Slide 27: Operação e monitoramento da secagem
	Slide 28: Vazão do ar de secagem
	Slide 29: Duração da secagem (↓ tempo de secagem, ↑ temperatura do ar de secagem ou ↑a vazão do ar)
	Slide 30: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 31: Alta Temperatura 
	Slide 32: Secador Camada Fixa Horizontal
	Slide 33: Secador Camada Fixa Horizontal
	Slide 34: Secador Camada Fixa Horizontal
	Slide 35: Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos Cruzados
	Slide 36: Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos Cruzados
	Slide 37: Secador Camada Fixa Vertical e Secador de Fluxos Cruzados
	Slide 38: Fluxos Concorrente
	Slide 39: Fluxos Concorrente
	Slide 40: Fluxos Concorrente
	Slide 41: Fluxos Contracorrente
	Slide 42: Fluxos Contracorrente
	Slide 43: Fluxos Contracorrente
	Slide 44: Fluxos Contracorrente
	Slide 45: Secador em Cascata ou Fluxo Misto
	Slide 46: Secador em Cascata ou Fluxo Misto
	Slide 47: Secador em Cascata ou Fluxo MistoSlide 48: Secador Rotativo
	Slide 49: Secador Rotativo
	Slide 50: Secador em Leito Fluidizado
	Slide 51: Secador solar híbrido
	Slide 52: Alta Temperatura 
	Slide 53: Secadores Contínuos
	Slide 54: Secadores Contínuos (Fluxo Misto com Calhas paralelas ou Cascata)
	Slide 55: Secadores Intermitentes
	Slide 56: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 57: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 58: Silo têmpera
	Slide 59: 2.Secagem Artificial (com interferência do homem)
	Slide 60: Convecção
	Slide 61: Convecção
	Slide 62: Considerações