Secadores Directos E Indirectos

INTRODUCCIÓN

La industria de los alimentos agrupa una serie de actividades caracterizadas por la naturaleza particular de las materias primas que son productos de origen vegetal o animal, en nuestro caso el pescado, de los cuales para obtener un producto nuevo exige el empleo de tratamientos industriales, tales como la deshidratación.

Esta operación unitaria denominada deshidratación o secado está plenamente desarrollada con fundamentos teóricos definidos y se refiere a la separación de un liquido de un sólido por evaporación. Técnicamente no existe diferencia entre evaporación y secado.

La desecación puede llevarse a cabo de los modos siguientes:

Métodos mecánicos Prensado

Centrifugación

Métodos físico-químicos Evaporación superficial

Liofilización

Absorción

Adsorción

Congelación

Los métodos mecánicos para separar un liquido de un sólido no se consideran por lo común como una operación de secado, aunque a menudo preceden a una operación de esta naturaleza, ya que es menos costoso y muchas veces, mas fácil utilizar métodos mecánico que térmicos. En la actualidad el desarrollo tecnológico busca lograr una mayor eficacia en sus equipos. La selección de equipos de secado se realiza atendiendo al tipo de producto a manipular, a la circulación de material, etc. En consecuencia en este trabajo se quiere presentar una diferencia entre los secadores directos e indirectos y verificar los tipos de secadores que se comercializan en el mercado. También se presenta una descripción detallada del funcionamiento de los diferentes equipos de secado.

MARCO TEORICO

DEFINICION DE LOS PROCESOS DE SECADO

La característica esencial del proceso de secado es la eliminación de un líquido por conversión en vapor, que se separa del sólido. En la práctica, la energía necesaria para evaporar el liquido es suministrado en forma de calor.

La transferencia de calor se produce predominantemente por convección o por conducción, pues aunque es cierto que en todos los secadores se transfiere calor por radiación, es raro que sea este el mecanismo que predomina. Este hecho se debe a que al suministrar medios para el calentamiento por convección o conducción, se proveen automáticamente los medios para eliminar el vapor, el transporte de calor por radiación no requiere ningún medio físico y no implica en si mismo ninguna forma de eliminar el vapor. Esto hace de la radiación un efecto secundario, que debe tenerse en cuneta como corrección al mecanismo de transporte por convección o conducción.

El secado por conducción difiere del secado por convección. En el primer caso el sólido húmedo se sitúa en un recipiente calentado externamente, que tiene una salida para eliminar el vapor, frecuentemente se mantiene el recipiente a presión reducida con el objeto de aumentar la fuerza impulsora térmica. En el caso de secado por convección, el gas caliente se sopla sobre la superficie del solido húmedo proporcionando los dos efectos, entregar calor y eliminar el vapor formado.

En un secador por conducción, la velocidad de secado disminuye a medida que el material se seca. Este efecto puede ser explicado en base a la disminución de la transferencia de calor de la pared al solido que se está secando. Para su estudio, la operación puede suponerse controlada por la transferencia de calor al material, y descrita mediante un coeficiente total de trasferencia de calor desde el medio calefactor al solido que está secando; la temperatura de este último se toma como igual a la temperatura de ebullición del liquido (con la corrección correspondiente para el caso en que el liquido sea una solución). Al final del secado este mecanismo deja de ser limitante, y el secado comienza a ser controlado por la velocidad de eliminación de agua desde el material, efecto que se evidencia por un aumento de temperatura por encima de la correspondiente a la ebullición de la solución saturada. En los secadores por conducción, este es, en general, un efecto secundario y puede ser incluido en el coeficiente total de transferencia de calor (quizás fuera mejor llamarlo coeficiente total de secado por conducción).

PARÁMETROS INVOLUCRADOS EN EL SECADO:

A. TRANSFERENCIA DE CALOR

• Transferencia de calor desde calefactor a la superficie liquida.

• Transferencia de calor en la película de líquido adherida al solido

• Transferencia de calor directa del solido al líquido.

• Transferencia de calor del solido al líquido a través de la película superficial y dentro de los intersticios y poros de la masa solida.

• Transferencia de calor desde el medio calefactor a la zona de solido seco.

• Conductividad térmica del líquido.

• Conductividad térmica del solido húmedo.

• Conductividad térmica de la zona cercana al solido seco.

• Calor latente del líquido.

• Calor de hidratación, cuando se elimina agua combinada al finalizar el proceso de secado.

• Relación entre temperatura y la licuefacción (solución) del material húmedo; algunos secadores se alimentan con material fundido que el liquido haya sido evaporado.

• Efectos de electrolitos presentes en el líquido sobre las características de secado del material, por ejemplo, arcillas.

B. ATMOSFERA DE SECADO

• Presión y temperatura de la atmosfera de secado

• Composición de la atmosfera de secado, incluyendo cambios en la presión parcial del líquido a través del proceso de secado.

• Velocidad relativa de la atmosfera de secado de la superficie a secar.

• Presión de vapor efectiva del líquido, considerando los cambios en la elevación de la temperatura de ebullición durante el proceso de secado, por ejemplo el NaOH.

C. PROPIEDADES FISICAS GENERALES DEL SISTEMA SOLIDO-LIQUIDO

• Tensión inter-facial entre solido y líquido.

• Espesor de la película adherida al solido.

• Relación entre el área superficial y el volumen de líquido contenido en los poros.

• Coeficiente de difusión del vapor en los poros.

• Succión capilar de líquidos dentro de los poros.

• Gradientes de concentración de líquidos en los poros.

• Presencia de materiales fibrosos o cavidades en el seno del sólido.

• Tamaño de la molécula de líquido; importante en algunos líquidos orgánicos.

• Contenido máximo de impurezas solubles que pueden tolerarse en el líquido residual presente en el material húmedo.

D. PROPIEDADES DEL SOLIDO

• Tamaño de partículas.

• Área efectiva de solido.

• Porosidad, es decir, tamaño y longitud de los poros y la extensión en que están ramificados.

• Solubilidad del sólido en el líquido cuando el liquido es parte de la estructura del solido húmedo.

• Dureza superficial de barros al secar, cuando producen una superficie prácticamente no porosa, y la relación de este efecto con la velocidad de secado.

• Resistencia del material seco a la fricción.

Los secadores se clasifican en:

 Secadores directos

La transferencia de calor para la desecación se logra por contacto directo entre los sólidos húmedos y los gases calientes. El líquido vaporizado se arrastra con el medio de desecación; es decir, con los gases calientes. Los secadores directos se llaman también secadores por convección.

• Secadores D-Continuos: la operación es continua sin interrupciones, en tanto se suministre la alimentación húmeda. Es evidente que cualquier secador continuo puede funcionar en forma intermitente o por lotes, si así se desea.

• Secadores D-Por lotes: se diseñan para operar con un tamaño específico de lote de alimentación húmeda, para ciclos de tiempo dado. En los secadores por lote las condiciones de contenido de humedad y temperatura varían continuamente en cualquier punto del equipo.

 Secadores indirectos

El calor de desecación se transfiere al sólido húmedo a través de una pared de retención. El líquido vaporizado se separa independientemente del medio de calentamiento. La velocidad de desecación depende del contacto que se establezca entre el material mojado y las superficies calientes. Los secadores indirectos se llaman también secadores por conducción o de contacto.

• Secadores I-Continuos: la desecación se efectúa haciendo pasar el material de manera continua por el secador, y poniéndolo en contacto con las superficies calientes.

• Secadores I-Por lotes: en general los secadores indirectos por lotes se adaptan muy bien a operaciones al vacío. Se subdividen en tipos agitados y no agitados.

En la industria pesquera se utilizan mas los secadores indirectos.

- Sistemas continuos de calentamiento directo

1. Secador de túnel

Los secadores de túnel son en esencia varios secadores de carretilla en serie. En su funcionamiento el material húmedo se carga en carretillas que circulan progresivamente por el túnel poniendo el material en contacto con gases calientes. Cadenas sujetas al fondo de cada carretilla las mueven lentamente, generando un trabajo semi-continuo.

El aire puede circular en un solo paso a través del túnel en la línea de movimiento de las carretillas sin recalentarlo (funcionamiento adiabático), o bien pasa a través de cada carretilla perpendicularmente

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