Seca-aireación de granos - Generalidades sobre seca-aireación

El método de seca-aireación de granos fue creado en Estados Unidos en la década del 60. Se lo denominó en inglés "Dryeration" como una combinación de las palabras "dry" (secar) y "aeration" (aireación). Su creador fue George Foster, profesor del Departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Purdue, en Lafayette, Indiana.

Las investigaciones que llevaron al desarrollo de este método, nacieron de la necesidad de reducir el deterioro que sufría el grano de maíz en Estados Unidos, debido a que se habia difundido el uso de cosechadoras automotrices que permitían la recolección del grano con elevados contenidos de humedad, procedimientos que hacia necesario el empleo del secado artificial.

El daño que experimentaba el grano ocasionaba quejas por parte de los industriales y exportadores, que manifestaban su preocupación por la gran fragilidad del maíz y su mediocre calidad para las industrias del almídón, alimentos humanos y otros usos.

Al poner a punto el procedimiento, Foster, junto a otros investigadores como B.A. McKenzie y R.A. Thompson, descubrió que permitía un aumento importante de la capacidad de los equipos de secado y reducía los gastos de energía. Todos esos factores han contribuido a la difusión que ha alcanzado este método de secado.

La difusión en el país de origen ha sido amplia y ha tenido aceptación particularmente entre muchos productores, que han adoptado algunas variantes, como el llamado secado combinado, que se explica mas adelante. Foster menciona que el método fue aceptado también ampliamente por empresas exportadoras de granos, porque la mercaderia debía ser movida continuamente, lo que producía elevados porcentajes de rotura y evidente deterioro de la calidad.

Francia es otro país en donde ha alcanzado gran divulgación, debido a que el maíz es cosechado con altos porcentajes de humedad (35 a 40°/0), lo que ocasiona grandes costos para su secado con el método clásico o convencional, pudiéndose deteriorar seriamente la calidad del producto. Suscitó mucho interés a partir del año 1973, cuando apareció la crisis del petróleo. Según Lasseran(7) en Frnacia, entre el 20 y el 25% de la cosecha de maíz se seca con este procedimiento, al cual lo llaman "refroidissement lent différé'' (enfriamiento lento diferido).

En Argentina los primeros ensayos se conocieron hacia 1967, pero por falta de experiencia en su manejo se presentaron diversos problemas que motivaron el abandono de la técnica. Posteriormente alrededor de 1973 se comenzaron a instalar nuevas plantas con seca-aireación y en la actualidad existe un renovado interés por parte de los acopladores y centros de almacenamiento. En 1984, se calcula que una treintena de plantas de acopio lo estaban aplicando y que existían muchas más, interesadas en adoptarlo.

Descripcion

Seca-aireación de granos es un método de secado que consiste en detener el proceso en la secadora cuando el grano ha bajado su humedad a 16-18% y pasarlo entonces caliente a silos especiales donde se le deja reposar unas horas; en esos mismos silos se concluye el secado y enfriamiento, mediante el pasaje de aire a temperatura ambiente utilizando equipos de aireación.

La figura 1 proporciona una idea mas clara del proceso. Como se indica, el grano húmedo de maíz se recibe en la secadora desde los silos respectivos y se calienta a las temperaturas corrientemente usadas hasta obtener el porcentaje de humedad indicado (16-18%). Como la secadora no tiene que enfriar el grano, se puede utilizar totalmente su volumen en esta operación y de esa manera, aumentar su capacidad en buena proporción.

El grano caliente es extraído de la secadora y sin enfriarlo, transferido a un silo de enfriamiento provisto de equipo de aireación. En éste permanece el maíz unas pocas horas (entre 4 y 6) en reposo; luego se pone en funcionamiento el equipo de aireación para que se enfrie y pierda dé 1% a 3% más de humedad antes de ser llevado seco y frío, a los silos de almacenaje definitivo.

En el silo de enfriamiento, los lotes de grano que han sido secados y que están calientes se acumulan durante el día y se mantienen unas horas para su templado. La aireación se demora hasta que el silo esté lleno o casi lleno y se realiza generalmente durante un periodo de 8 a 12 horas. La temperatura que tiene el grano (alrededor de 60° C) calienta el aire que ingresa, disminuyendo su humedad relativa, con lo que adquiere una buena capacidad de secado. En esta forma el grano termina de reducir su humedad a 13-15%. Esta también es una de las razones por las cuales se aumenta el rendimiento del proceso, que puede llegar a ser en total, un 100% mayor que el del secado convencional.

Figura 1. Proceso esquemático de la seca-aireación.

Una descripción más completa del proceso se encuentra en el trabajo preparado por Mc Kenzie, Foster, Noyes y Thompson (9), que se aconseja consultar. Si se quisiera profundizar los aspectos teóricos y fisico-matemáticos del tema, se recomienda el trabajo de Neves, Fortes, Moreira y Pinheiro Filho (11 ).

Teoria

a) Eficiencia

En la figura 2 se expresa la relación entre la humedad del grano de maíz y el tiempo de secado. Se observa que en una partida de grano con una humedad inicial del 24%, las tres cuartas partes del secado ocurren durante la primera mitad del tiempo de su permanencia dentro de la secadora, hasta llegar a un contenido de humedad del 16,5% aproximadamente y que el resto, hasta un 14%, es extraído en la otra mitad. Significa que por ejemplo, en la primera hora de secado el grano perdió casi ocho puntos de humedad y en la otra hora sólo 2,5 puntos. Esto es debido a que la eliminación de la humedad es más dificil en los últimos tramos, porque está retenida con mayor fuerza por la masa del grano.

Si se pudiera evitar esta última parte del secado, ya sea no haciéndolo o efectuándolo por medio de algún otro procedimiento que requiera poca energia, se podría reducir muy significativamente el tiempo que el grano necesita permanecer en la secadora, con el consiguiente aumento del rendimiento de esta última y una reducción del consumo de combustible. Esto es realmente lo que se hace con el sistema de seca-aireación.

La ventaja energética de detener el secado a 16-17% de humedad se nota mejor en la figura 3 (gráfica de Marsans) (8), en donde puede observarse como la eficiencia del secado, medida en la cantidad de kilocarlorias necesarias para evapoarar 1 kg de agua, es mucho mas alta al principio del proceso de secado que al final del mismo.

En efecto, la gráfica indica que para granos con un 30% de humedad, sólo se requieren unas 500 a 600 kcal por kg de agua, mientras que cuando esa humedad ha llegado al 15% las necesidades energéticas aumentan y pueden acercarse a 700 kcal por kg de agua. Es decir, al principio del secado el consumo de combustible, que es el encargado de suministrar las kcal necesarias, es menor proporcionalmente que hacia el final del proceso.

Esto entonces ratifica el ahorro de energía que presenta el método de secaaireación en relación al sistema convencional o clásico de secado de los granos.

Figura 2. Régimen y tiempo de secado.

Figura 3. Eficiencia de secado.

b) Mayor capacidad de secado

El aumento de la capacidad de secado en seca-aireación proviene de una combinación de factores que son: 1) eliminación del enfriamiento en la secadora, lo que aumenta la cámera de calentamiento, ganándose entonces un 30-35% de capacidad; 2) menos humedad removida en la secadora; 3) empleo de mayores temperaturas del aire de secado (1 Oa 20° C más); 4) una mayor eficiencia durante el enfriamiento pues se aprovecha el propio calor de los granos para que el aire natural se caliente y extraiga humedad y calor de los mismos.

El aire que ha atravesado los granos en el silo, está saturado de humedad y a una temperatura igual a la del grano caliente. Para conseguir una condición similar del aire en un sistema de secado en un silo con tal espesor del grano frío, el aire deberia entrar al grano a casi 260° C. Esto significa, dice Foster(9): "que la capacidad de acumular humedad del aire es aumentada en la misma forma que si fuera calentada a 260° C''.

Con seca-aireación no es difícil conseguir un aumento de la capacidad de secado del 60%, existiendo muchos casos en que pueda llegar al 100%.

c) Mantenimiento de la calidad del grano

Es conocido el hecho que muchos cuerpos que son calentados a altas temperaturas y luego enfriados bruscamente, están expuestos a elevadas tensiones internas que producen roturas o fisuras en su masa. Esta situación es la que sucede con los granos en la secadora convencional; están sometidos a altas temperaturas en la torre o sección de calentamiento y luego sufren las bajas temperaturas del aire en la sección de enfriamiento; por consiguiente, se fisuran y luego se rompen en buena proporción.

En el sistema de seca-aireación, el enfriamiento no se realiza en la misma secadora sino en un silo separado y luego que el grano ha sufrido un periodo de reposo. Entonces las tensiones se reducen considerablemente, la calidad del grano se altera muy poco y el porcentaje de quebrados posterior, es reducido. Por ende la producción de polvo tan coman en el secado convencional, disminuye en buena medida, de manera que las mermas son menores.

Por otra parte debe mencionarse que cuando hay una evaporación intensa de humedad, como sucede en seca-aireación, la temperatura a que llega el grano no suele superar los 60° C, porque la evaporación del agua absorbe el calor. Esta temperatura no altera prácticamente la calidad de los granos.

Por el contrario en el secado convencional, cuando el grano se encuentra ya al final del proceso en la secadora, la temperatura que adquiere el grano puede ser mucho mayor, cercana a los 100° C, hecho que produce un deterioro importante. Este daño se manifiesta luego en la decoloración y reducción del brillo en el caso del maíz (aparte del fisurado mencionado antes), una reducción considerable en el rendimiento industrial (almidón, aceite, azucares, etc.) y una pérdida de valor nutritivo(1).

Con respecto al trigo, tales temperaturas en el secado convencional ocasionan graves problemas a la industria molinera y panadera(2).

En el caso de la sola, si bien las altas temperaturas no afectan mayormente el rendimiento industrial, causan un sobre secado que origina importantes pérdidas de peso y daño mecánico (figuras 4 y 5).

Soluciones que aporta

En el secado convencional, la mejor forma de evitar la alteración de la calidad del grano, consiste en reducir la temperatura del aire de secado, de manera tal que el grano no alcance a superar los 60° C al final del proceso. Esta practica trae aparejada la necesidad de hacer varias pasadas del grano por la secadora, lo que produce una reducción importante de la capacidad de secado de la maquina.

Surge entonces la evidencia que calidad de grano y rendimiento de la secadora son dos factores contrapuestos en el secado. Si se quiere reducir el deterioro al grano, hay que reducir la temperatura, lo que da lugar a la disminución de la capacidad de secado. Viceversa, si se pretende un mayor rendimiento, se debe aumentar la temperatura, situación que afecta la calidad del grano.

En los períodos de mayor actividad de la cosecha, en las plantas de acopio se acumulan los camiones y acoplados transportando grano húmedo del campo y esas partidas no pueden esperar mucho tiempo para ser secadas. Ante tal urgencia una solución no recomendada, pero practicada, consiste en aumentar las temperaturas de secado para acelerar los procesos; por consiguiente, los granos se deterioran.

Por otro lado, cada año son mayores las proporciones de granos que se secan. En Argentina, datos publicados por la Junta Nacional de Granos en 1982, indicaban que en promedio el 60% de la producción total de granos era sometido al secado artificial. En esta lista se incluía el maíz, sorgo, trigo, soja y girasol (maravilla).

Todo esto acumula presiones en las plantas de acopio de granos que los obliga a aumentar de cualquier forma la capacidad de sus equipos de secado.

Seca-aireación tiene la ventaja que permite aumentar esa capacidad sin reducir la calidad y superar entonces esa antinomia entre los dos factores. Estas razones son las que impulsan a favorecer su difusión entre los usuarios.

No debe olvidarse tampoco que para los paises exportadores de granos como la Argentina la calidad de éstos es un factor fundamental para mantener y ganar mercados internacionales. Los paises consumidores cada vez se hacen mas exigentes en la calidad de los productos alimenticios que importan.

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