39586136-Tehnologia-Uscarii-Cerealelor

5/17/2018 39586136-Tehnologia-Uscarii-Cerealelor - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/39586136-tehnologia-uscarii-cerealelor 1/17

UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞIMEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI

TIMIŞOARA

FACULTATEA TEHNOLOGIA PRODUSELORAGROALIMENTARE

DISCIPLINA:UTILAJE IN INDUSTRIA ALIMENTARA

USCATOR TURN TIP COLOANA PENTRUCEREALE

Coordonare ştiinţifică:Conf. Dr. Ing. Trasca Teodor Ioan

Studenti:



Anul universitar: 2006 - 2007

I.TEHNOLOGIA USCARII CEREALELOR

CEREALE UMEDE

ALIMENTARE

aer cald

USCARE

aer rece

RACIRE

EVACUARE

CEREALE USCATE

2



Schema tehnologica de uscare a cerealelor

Alimetarea uscatorului tip coloana se face la partea

superioara prin gura de alimentareUscarea artificială se realizează în instalaţii de

uscare, prin diferite metode, cea mai frecventă este metodacu ajutorul aerului încălzit.

Uscarea presupune urmatoarele faze principale:incalzirea materialului solid, difuzia umiditatii catre

suprafata acestuia, vaporizarea umiditatii pe suprafata

materialului de uscat si indepartarea vaporilor formati.

Procesul de uscare este un proces complex de transfer

de caldura si de masa. Uscarea se caracterizeaza prin

• Viteza de uscare, care repreznta cantitatea deumiditate eliminata in unitatea de timp de pe unitatea

de suprafata de material solid supus uscarii

• Timp de uscare, care este timpul necesar pentru ca unmaterial solid(uscat cu o anumita viteza de uscare) saajunga de la o umiditate initiala cunoscuta la oumiditate mai mica, data.Metoda de uscare folosita este cea convectiva care se

realizeaza prin trecerea unui curent de agent de uscaregazos, incalzit in prealabil, peste stratul de materialsolid umed. Ca agent de uscare, mai des folosit este aerul

cald.Uscarea convectiva are loc pana la stabilireaechilibrului dinamic dintre materialul solid umed siagentul de uscare.

Cantitatea de căldură totală necesară uscării unuiprodus este compusă din căldura necesară încălzirii aeruluişi cea necesară încălzirii produsului.

Căldura specifică. depinde de natura şi structuraprodusului: la grâu, 0,49 Kcal/kg; la porumb, 0,46; lafloarea-soarelui, 0,35.

Reducerea umidităţii se realizează la temperaturi aleagentului termic de până la 40°C la seminţele destinatesemănatului (pentru a nu afecta germinaţia) şi până da 50°Cla cele destinate consumului. La grâu, de exemplu, dacă setrece de 50°C glutenul îşi pierde elasticitatea, fiindafectate însuşirile de panificaţie.

Uscarea seminţelor cu umiditate ridicată trebuierealizată cu temperaturi mai mici decât a seminţelor cuumiditate mai redusă, pentru a preveni sudarea porilortegumentului şi fisurarea boabelor.

3



Randamente sporite în procesul de uscare se realizează nuprin mărirea temperaturii agentului de uscare, ci prinmărirea cantităţii de aer cald care trece prin masa deseminţe.

Racirea care se realizeaza cu aerul rece fiind folositdin ce in ce mai des ca metoda de racire. Aerul recerealizeaza racirea de obicei in convectie, cu ajutorul unorventilatoare puternice. Ventilatoarele folosite pot fi

• Ventilatoarele axiale functioneaza cel mai bine lapresiuni statice sub 101,6 mm de apa, dar poateprezenta o problema din punct de vedere al zgomotului

• Ventilatoarele centrifugale necesita o mai mareinvestitie economica decat ventilatoarele axiale darsunt mai eficiente la o presiune statica mai ridicatasi sunt mai silentiose. In mod normal functioneaza la

1750-3500 rpm• Ventilatoare centrifugale in-line functioneaza la

presiuni statice mai mari decat ventilatoarele axialesi la un cost mai scazut decat ventilatoarelecentrifugale normale

Evacuarea se face prin partea inferioara a uscatoruluiprin actionarea unui dispozitiv. Anterior evacuariicerealele cad intr-o palnie colectoare.

4



II. USCATOR TURN TIP COLOANA

1a - zona de uscare1b – zona de racire2 - dispozitiv3 - palnie colectoare4 - palnie de alimentare5 - canale de distributie6 - camere de distributie7 - camere de distributie din

zona de racire8 - ventilator9 - camera de ardere

10 – ventilator11 – jaluzele reglabile

Uscatorul turn tipcoloana pentru cereale se

compune dintr-o coloana 1, impartita in doua zone de uscare(1a) si cea de racire (1b). Materia prima – cerealele umede– este alimentata prin plania 4.

In coloana au loc doua procese:1. uscarea produsului umed in zona de uscare2. racirea produsului uscat in zona de racire

Operatia de uscare se desfasoara astfel: agentul deuscare (aerul) este introdus in coloana de uscare prinjaluzelele reglabile 11. Combustibilul necesar arde incamera de ardere (focarul) 9, de unde gazele de ardere suntvehiculate cu ventilatorul 8. Agentul de uscare – aerulincalzit – este distribuit in interiorul coloanei, in zonade uscare, prin camerele de distributie 6 si canalele 5.

Operatia de racire se realizeaza in felul urmator:agentul de racire (aerul rece) este vehiculat cu ajutorulventilatorului 10, ajungand astfel, prin camerele dedestributie 7, in interiorul coloanei 1, si anume in zonade racire.

Produsul uscat si racit este golit din coloana prinactionarea dispozitivului 2. cerealele uscate cad astfel inpalnia colectoare 3, de unde sunt evacuate.

In timpul operatiei de uscare prin antrenareaumiditatii printr-un agent de uscare, apa din materialulsupus uscarii parcurge doua faze

5



• difuziune interioara: apa aflata in material in starelichida sau de vapori, se deplaseaza spre suprafata,prin capilaritate sau difuziune,

• difuziunea exterioara: apap de la suporafatamaterialului trece in agentul de uscare.

In functie de comportarea lor in procesul de uscare,materialele umede pot fi nehigroscopice-capilar-poroase sauhigroscopice-capilar-poroase.

O uscare buna a cerealelor depinde atat de debitul deaer asigurat cat si de capacitatea de retentie a apei decatre aer. Capacitatea unui ventilator de a vehicula aerulprin cereale este dependenta de constructia ventilatoruluidar si de rezistenta la debitul de aer. Presiunea pe caretrebuie sa o dezvolte un ventilator pentru a depasi

rezistenta cerealelor la debitul de aer este denumitapresiune statica.Exista diferite tipuri de ventilatoare. Fiecare are

caracteristici de functionare specifice. Cele mai utilizatetipuri de ventilatoare folosite pentru uscarea cerealelorsunt ventilatoarele axiale, ventilatoarele centrifugale dejoasa si inalta presiune si ventilatoarele centrifugale in-line.

Ventilatoarele axiale se monteaza

pe tubulatura si au debitecuprinse intre 1000-155 000 m3/h,iar presiunea maxima este de 920Pa.

Ventilatoare centrifugale de joasa presiune -au debite cuprinse intre500-34000 m3/h si presiune maxima

de 1300 Pa, iar cele de inaltapresiune au debite cuprinse intre280-12000 m3/h si presiunea maxima

de 11200 Pa.

Ventilatoarele centrifugale in-line cu carcasa metalica sau de

6



plastic, cu debite cuprinse intre 180-33600 m3/h, presiunide la 0-2500 Pa.

USCATOR TIP COLOANA PENTRU PORUMB

Buncăr de păstrareumedă

Încălzire

Ventilator şi

încălzitor

Plenum de aer

Răcire

Ventilator

Plenum de aer

Rampart de cereale

Gură de evacuare

C ol o an ă

d e

c er e al e

C o l o a n ă d

e c e r e a l e

Gură de umplere

Fig.1

Umiditate iniţială 26%

Aer de uscare

Cameră plenară

C o l o a n ă t i p l a ţ i m e 1 2 - 1 5 "

Umiditate finală medie 14%

T e m p e r a

t u r a j o a s ă a a e r u l u i d e

u s c a r e

T e m p e r a t u r a n o r m a l ă a a e r u l u i

d e u s c a r e

Fig.2

Uscătorul tip coloană cu încrucişare de curenţi(figura 1) este cel mai utilizat tip de uscător pentruporumb. Este numit uscător cu încrucişare de curenţideoarece aerul încălzit se mişcă transversal cu coloana deporumb, perpendicular pe debitul de porumb.Umiditatea şitemperatura porumbului variază de-a lungul coloaneiuscătorului cu încrucişare de curenţi, aşa cum esteprezentat în (figura 2). Porumbul din interiorul coloaneiare o umiditate mai scăzută şi o temperatură mai mare decâtporumbul de la exteriorul coloanei. De aceea, chiar dacă

umiditatea medie poate fi 14%, umiditatea porumbului dininteriorul coloanei poate fi între 6 – 10%, iar cea aporumbului de la exteriorul coloanei poate fi între 16–28%.De asemenea, chiar dacă temperatura medie poate fi 600C,porumbul din interiorul coloanei poate atinge 930C, iar celde la exteriorul coloanei 26,60C.

7



Temperatura porumbului în uscător creşte pe măsură ceporumbul se usucă. La o umiditate mai mare, bobul estemenţinut rece prin efectul de răcire al evaporării apei. În

multe uscătoare, temperatura cerealelor este folosităpentru determinarea gradului de uscare a cerealelor.Uscătorul cu încrucişare de curenţi folosit la uscarea

porumbului pentru macinarea umedă trebuie să fie utilizatla o temperatură moderată sau incluzând anumiteparticularităţi pentru minimizarea variaţiei de-a lungulcoloanei.

La unele uscatoare discontinue se poate adauga undispozitiv de recirculare a aerului. Aceasta are ca scopreducerea variatiei de umiditate de-a lungul coloaneiuscatorului. Pentru unele cereale se poate utiliza otemperatura mai inalta cu o recirculare a aerului dat fiindfaptul ca miezul cerealelor nu se va afla in apropiereaaerului incalzit pe intreaga perioada de uscare, deci prinurmare nu va deveni suficient de cald (figura 3).

Unele uscătoare cu flux incrucişat continuu folosescun repartitor pentru cereale care întoarce porumbul dininteriorul coloanei spre exteriorul acesteia şi pe cel dinexterior spre interiorul coloanei (figura 4). Aceastaminimizează timpul în care porumbul este adiacent lainteriorul coloanei.

8



Fig.3

Fig.4

O altă particularitate care poate care poate minimizavariaţia de-a lungul coloanei de uscare este tapetareapereţilor uscătorului, astfel încât cerealele din parteaplenară a coloanei să se mişte mai rapid decât cerealeledin apropierea exteriorului coloanei. În uscătoareleetajate, cu flux continuu, cu flux încrucişat, etajulsuperior care conţine porumbul cu cea mai mare umiditate,poate fi prelucrat la cele mai mari temperaturi deprocesare, iar etajele inferioare, care conţin porumbuluscat, pot fi procesate la temperaturi mai scăzute.

Alte uscătoare cu flux încrucişat folosesc secţiuni detemperare pentru limitarea expunerii la temperatura înaltăa aerului de uscare. Secţiunile de temperare, instalateîntre secţiunea de uscare şi secţiunea de răcire a

uscătorului cu flux continuu, reduc potenţialul pentruforţa de rupere din timpul răcirii.

Cu toate că uscărea la temperaturi scăzute dă ocalitate mai bună porumbului, temperaturile scăzute scadcapacitatea de uscare a acestuia şi eficienţa energetică.Energia necesară îndepărtării a 0,4536 kg de apă din porumbla diferite rate ale debitului de aer şi temperaturi de

9



uscare este prezentată în (figura 5). Rata debitului de aerselectată este un compromis între eficienţa energiei,capacitatea de uscare, temperatura medie a porumbului şivariaţia de umiditate de-a lungul coloanei.

Folosind o rata mai înaltă a debitului de aer conducela o rată de uscare mai înaltă şi o variaţie de temperaturăşi umiditate de-a lungul coloanei în limite mai restrânse,dar o creştere a necesarului de energie. Rate mai înaltepentru debitul de aer produc de asemenea o creştere atemperaturii medii a boabelor, aşa cum este prezentat în(figura 6). Unele uscătoare cu încrucişare de curenţiutilizează recircularea aerului pentru a creşte eficienţaenergiei.

Rata debitului de aer

Uscăturul cu flux încrucişatusucă porumbul de la 25 la 15 wb

E n e r g i a t o a t a l ă B T U / L B d e H 2 O e v a p o r a t ă

Temperatura de uscare (grade F )

Fig.5

T e m p e r a t u r a m e d i e f i n a l ă

Rata debitului de aer c.f.m./ft²

Contor debit

Debit încrucisat

Debit concurent

Fig.6

Capacitatea de uscare

Uscătorul tip coloană este umplut complet o singurădată. Un uscător obişnuit este alcătuit din două coloanecare înconjoară o cameră plenară (figura 7). Câteva formede uscare sunt de asemenea disponibile. Aerul fierbinteeste forţat să intre în camera plenară printr-o diuză aunităţii de încălzire, trece prin coloanele pline cu boabeşi le usucă. Capacitatea normală a unui astfel de uscător

10



variază între 80 şi 1,000 buşeli. Lăţimea coloanelor unuiastfel de uscător este de 25,4 până la 50,8 cm . Suntcaracterizate prin rate înalte de debite de aer şitemperaturi ridicate. Secvenţele tipice de operare sunt:umplere – uscare – răcire – golire. Timpul de operare

diferă, dar în medie necesită între 2 şi 3 ore/şarjă.Controlul secvenţial de uscare se poate face manual sauautomat.

Alimentareboabe ude

Lamelăpentru boabe

Cameră cuaer încălzit

Coloanede uscarecu pereţiperforaţi

Dispozitiv de îndepărtarea boabelor

uscate

Fig. 7

Avantajele uscării

- Permite recoltarea cerealelor în condiţii bune şireduce pierderile de apă.

- Măreşte perioada de disponibilitate a recoltei.- Face posibilă recoltarea timpurie.- Uscarea cerealelor dure poate reduce/elimina alterarea

la depozitare.- Îmbunătăţeşte calificativul de piaţă şi

acceptabilitatea la export.- Permite alternative de piaţă la desfacere.- Elimină necesitatea amestecării.

Dezavantajele uscării

- Necesită capital suplimentar pentru echipamente,energie şi manipulare.

11



- Necesită forţă de muncă suplimentară şi inconvenienţamanipulării manuale până când facilitaăţile decentralizare vor fi disponibile.

- Necesită experienţă şi operare eficientă.- Poate deteriora calitatea malţifierii orzului dacă nu

se operează la temperatură scăzută a aerului.

III. ENUNTAREA PROBLEMEI

Pentru calculul de dimensionare tehnologica a uscatoarelorse cunoaste cantitatea de material umed, umiditatea care se

indeparteaza, cantitatea de material care se obtine in urmauscarii, consumul de aer. Se cunosc urmatoarele: cantitatea dematerial umed care se usuca intr-o ora (7200kg), umiditateacerealelor inainte de uscare (25%), umiditatea cerealelor dupauscare (15%), continutul de umiditate al aerului la intrarea inuscator la 20˚C (0,01519), iar continutul de umiditate al aeruluila iesirea din uscator la 40˚C (0,0506).

BILANTUL DE MATERIALE AL USCATORULUI CU AER

Se noteaza cu:

G1 - cantitatea de material umed, care intra in uscator, in kg/sG2 - cantitatea de material umed, care iese din uscator, in kg/sGu – cantitatea de produs complet uscat in materialul umed, inkg/s

W 1 – umiditatea materialului inainte de uscare, in % W 2 - umiditatea materialului dupa uscare, in % W – cantitatea de umiditate indepartata din material in uscator,in kg/sL –cantitatea de aer complet uscat care trece prin uscator, inkg/sX0 – continutul de umiditate al aerului la trecerea prinradiator, in kg/kg aer uscatX1 - continutul de umiditate al aerului la intrarea in uscator,in kg/kg aer uscatX2 - continutul de umiditate al aerului la iesirea din uscator,in kg/kg aer uscat.

Cantitatea de material umed, care intra in uscator, in kg/seste: 7200kg/3600s ⇒ G1 = 2 kg/s

12



Scaderea umiditatii se poate calcula cu ajutorul formulei:

Scaderea umiditatii (%)= 100*100

2

21

W

W W

−

−

⇒

Scaderea umiditatii (%)= %76.11100*151001525 =

−

−

Scaderea greutatii materialului umed se face cu 11,76% dincantitatea de cereale uscate intr-o ora adica 7200 kg.

Deci: 11,76% · 7200kg = 847,05 kg care reprezintacantitatea de material pirdut din cerealele umede.

7200-847,05 = 6352,95 kg care reprezinta canttitatea dematerial uscat care iese din uscator intr-o ora, iar intr-osecunda va fi:

6352,95kg/3600s ⇒ G2 = 1,76 kg/s

Cand nu sunt pierderi de material, cantitatea de substantauscata ramane constanta si inainte si dupa uscare. Se poateexprima, in kg/s, prin relatia:

100

100

100

1002

2

1

1

W G

W GU

−=

−=G = =2

skg G skg U /5,1/5,1100

1510076,1

100

25100=⇒=

−=

−

unde:

1

221100

100

W

W GG

−

−

=

2

1

12100

100

W

W GG

−

−

=

Umiditatea indepartata prin uscare, reprezinta diferentadintre greutatea materialului umde si a materialului uscat:

W = G1 – G2Introducand in ultima ecuatie G2 valoarea din ecuatia

anterioara, se obtine:

W = G1 -2

11100

100

W

W G

−

−

sau

W = G12

21

100 W

W W

−

−

13



Inlocuid valoarea G1, valoarea din ecuatia anterioara , seobtine:

W =

1

2

2100

100

W

W G

−

−

G2

sau

W = G2 1

21

100 W

W W

−

−

⇒ W = 1,7625100

1525

−

−

⇒ W = 023 kg/s

Consumul de aer. Intr-un uscator fara pierderi, cantitateade aer complet uscat care trece prin uscator, ca si cantitatea dematerial complet uscat, raman invariabile.

In cazul unui proces stationar, umiditatea (in kg/s) va fi:

Cu materialul care se usuca............................................... G1100

1W

Cu aerul.............................................................................. Lx1

Total.................................................................................... G1100

1W

+ Lx1

Din uscator se indeparteaza umiditatea (kg/s)

Cu materialul usucat........................................................... G2100

2W

Cu aerul.............................................................................. Lx2

Total.................................................................................... G2100

2W

+ Lx2

In absenta pierderilor, umiditatea totala ramane constantasi se respecta egalitatea:

G1100

1W

+ Lx1 = G2100

2W

+ Lx2 (1)

Umiditatea indepartata din material va fi:

14



W = G1100

1W

- G2100

2W

(2)

Comparand ecuatiile (1) si (2) rezulta:

W = L (x2-x1)

De unde, consumul total de aer necesar uscarii va fi:

L =12 x x

W

−

= 42,701519,00506,0

23,0=

−

[kg/s] ⇒ L = 7,42 kg/s

Iar consumul specific de aer, l, adica consumul de aer,raportat la 1 kg umiditate, indepartata din material in uscator,va fi:

l = 57,2801519,00506,0

11

12

=

−

=

−

=

x xW

Lkg/kg umiditate ⇒

l = 28,57 kg/kg umiditate

deoarece aerul care strabate bateria de radiatoare nuabsoarbe si nu cedeaza umiditate, continutul lui de umiditate laincalzirea in radiator ramane constant si deci:

x1 = x0 ⇒ x0 = 0,01519 kg/kg aer uscat

de unde:

l =02

1

x x −

= 57,2801519,00506,0

1=

−

⇒ l = 28,57 kg/kg umiditate

15



BIBLIOGRAFIE

1. C. Stan, Z. Hasci, I. Craciun – EXPLOATAREA SI INTRETINEREAUTILAJELOR SIN INSTALATIILOR DIN INDUSTRIA CHIMICA, Ed.Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1995

2. I. Jianu – TEHNOLOGII GENERALE, Volmul I, Ed. Agroprint,Timisoara, 2003

3. T.I. Trasca – OPERATII, APARATE SI UTILAJE IN INDUSTRIAALIMENTARA, Ed. Agroprint, Timisoara, 2003

4. http://www.cceei.energ.pub.ro/cursuri_postuniversitare/modulul1_3.pdf

5. http://www.ag.ndsu.edu/pubs/plantsci/smgrains/ae701-2.htm#Column

6. http://www.ces.purdue.edu/extmedia/GQ/GQ-15.htm

7. http://www.termo.utcluj.ro/termoluc/Lucr07/L7.html

16

http://www.cceei.energ.pub.ro/cursuri_postuniversitare/modulul1_3.pdf


http://www.ag.ndsu.edu/pubs/plantsci/smgrains/ae701-2.htm#Column


http://www.ces.purdue.edu/extmedia/GQ/GQ-15.htm

http://www.termo.utcluj.ro/termoluc/Lucr07/L7.html





http://www.ces.purdue.edu/extmedia/GQ/GQ-15.htm

http://www.termo.utcluj.ro/termoluc/Lucr07/L7.html



CUPRINS

1. Tehnologia uscarii cerealelor..........................2

2. Uscator turn tip coloana...............................7

3. Bilantul de materiale a uscatorului cu aer............12

4. Bibliografie..........................................16

17

39586136-Tehnologia-Uscarii-Cerealelor

Documents

Transcript of 39586136-Tehnologia-Uscarii-Cerealelor