Reducción de tamaño y tamizado de sólidos

Principios generales

En la industria suele ser necesario desmenuzar los sólidos, mediante la aplicación de fuerzas mecánicas. Las razones para esta reducción de tamaño son las siguientes:

(a) La reducción de tamaño puede facilitar la extracción de un determinado constituyente deseado, presente en una estructura compleja, como sucede, por ejemplo en la obtención de harina a partir de granos de trigo, o de jarabe, a partir de caña de azúcar.

(b) La reducción a un tamaño definido puede constituir una necesidad especifica de producto, como sucede, por ejemplo, en la elaboración del azúcar para glasear, en la preparación de especias y en el refinado del chocolate.(c) Una disminución del tamaño de partícula de un material aumenta la superficie del

solido, lo que resulta favorable en muchos procesos de velocidad, por ejemplo:

1. el tiempo de secado de los sólidos húmedos se reduce mucho aumentando su área superficial.

2. la velocidad de extracción de un soluto deseado crece al aumentar el área de contacto entre el sólido y el disolvente.

3. el tiempo necesario para ciertas operaciones-horneo, escaldado, etc.- se puede reducir troceando los productos sometidos al proceso.

(d) La mezcla intima suele facilitarse si las partículas son de tamaño mas pequeño, lo que constituye una consideración importante en la elaboración de algunos preparados, como sopas empaquetadas, mezcla para biscochos, etc.

Naturaleza de las fuerzas utilizadas en la reducción de tamaño

En general, se pueden distinguir tres tipos de fuerzas. Los tipos de fuerzas que predominan en algunas de las trituradoras de uso frecuente en la industria alimentaria son las siguientes:

Fuerza Principio Aparato Compresión Compresión (cascanueces) Rodillos trituradoresImpacto Impacto (martillo) Molino de martillos Cizalla Frotamiento (piedra de molino) Molino de discos

Las fuerzas de compresión se utilizan para la trituración grosera de productos duros. Las fuerzas de impacto se pueden considerar de uso general, empleándose en la molienda fina, media, y gruesa de muy diversos productos alimenticios. Las fuerzas de cizalla en aparatos para la trituración de productos blandos, no abrasivos, para obtener piezas de tamaños muy pequeños, es decir, en la molienda fina.

El termino trituración (crushing) se aplica generalmente al desmenuzamiento de materiales muy gruesos hasta tamaños del orden de 3mm. Molienda es, en cambio, un término empleado para referirse a la obtención de productos en polvo. La trituración se suele llevar a cabo aplicando fuerzas de compresión y la molienda mediante fuerzas de cizalla.

Numero de etapas de reducción de un proceso dado

En un proceso de reducción de tamaño, se obtienen partículas de tamaño muy variable y, con frecuencia, se necesita clasificarlas en grupos que cubren un determinado rango de dimensiones. La especificación de un producto suele requerir que no contenga partículas mayores de (o menores de, según el proceso) un cierto tamaño. En los estudios de reducción de tamaño suele hacerse referencia al de las partículas, en términos de apertura de malla.

La complejidad de una instalación de reducción de tamaño, es decir, el numero de aparatos individuales y etapas de separación necesarios, varian con el producto a tratar y las categorías de tamaño deseadas. Para la producción de piezas solidas relativamente grandes a polvo fino, se requerirán varias etapas, cada una de las cuales logra una determinada reducción de tamaño. La figura 4.1 muestra el diagrama de una instalación típica, con tres etapas de reducción.

Relación de reducción (R.R)

La relación, Tamaño medio del material de partida Tamaño medio del producto

Se conoce como relación de reducción y se utiliza para predecir la conducta mas probable de un aparato. Las trituradoras, utilizadas con materiales muy gruesos, tienen relaciones de reducción inferiores a 8:1, mientras que, en la molienda fina, se pueden lograr relaciones de 100:1. Depende, en gran manera, de la maquina y del producto de partida. Los valores promedio del tamaño de la carga y el producto resultante dependen del método de medida. Se usan diferentes diámetros promedio, según el método empleado para determinar la distribución de tamaños de partícula y la interpretación estadística de los resultados obtenidos. Por su simplicidad y su aplicabilidad a tamaños de partícula muy diversos, en la industria alimentaria se suele preferir el tamizado.

Consideraciones en que se basa la selección de los equipos

El objetivo primordial de un proceso económico de reducción de tamaño es lograr la reducción deseada al costo mínimo. Tanto los costos de adquisición, como los de operación y mantenimiento juegan un papel importante en la rentabilidad del proceso, por lo que se deben considerar cuidadosamente los de las diferentes alternativas posibles, antes de seleccionar cualquier sistema concreto. Al diseñar las características del proceso del que se trate, es obligado considerar los diferentes equipos utilizables. En general, será necesario conocer las características de los productos de partida, de las maquinas existentes y de los productos finales.

Una de las primeras etapas en la especificación del equipo de reducción de tamaño es averiguar cuanto sea posible sobre las características del producto de alimentación. North da una listas de características que hay que tener en cuenta, entre las que se incluyen: la dureza, la abrasividad, la untuosidad, las temperaturas de ablandamiento o fusión, la estructura, el peso especifico, el contenido en agua libre, la estabilidad química, la homogeneidad y la pureza. Las propiedades relevantes en un determinado proceso varían mucho con los productos a tratar. A continuación nos ocuparemos de algunas propiedades que pueden ser de importancia en la industria alimentaria.

Dureza y abrasividad

Conocer la dureza es importante para la selección de los equipos, está relacionada con el modulo de elasticidad, los materiales duros pueden ser quebradizos y fracturarse rápidamente, en cuanto se supere el limite elástico, o dúctiles y deformarse mucho antes de fragmentarse. Estos comportamientos en la mayor o menor dificultad de trituración y en la energía requerida para ello. En general los productos más duros son mas difíciles de triturar. Se necesita más energía y tiempos más largos de residencia en la “zona de acción”, lo que puede requerir: (a) reducir la producción de un molino dado, o (b) utilizar un molino

de mayor capacidad, para determinada producción. Como los materiales duros son abrasivos, pueden desgastar mucho las superficies de trabajo. Estas superficies deben ser de materiales duros y resistentes al desgaste, como el acero al manganeso, y de fácil recambio. Los molinos, para reducir el desgaste, se mueven con relativa lentitud, para que puedan soportar los esfuerzos mecánicos a los que se someten. Por esta razón, se suele prestar poca atención al mantenimiento de estas maquinas.

Estructura mecánica

La estructura mecánica de los productos a triturar puede indicar la clase de más probable responsable de la trituración. Si los productos son frágiles, o poseen estructura cristalina, la fractura puede producirse a lo largo de los planos de unión, y serán las partículas mayores las que se romperán más fácilmente. En esto casos, se recurrirán a fuerzas de compresión.

Si hay pocos planos de unión y se han de crear nuevos puntos de arranque de grietas, es posible que sean más eficaces las fuerzas de impacto y cizalla. Muchos productos alimenticios tienen una estructura fibrosa y no pueden desintegrarse por fuerzas de compresión o impacto, por lo que es necesario desgarrarlos o cortarlos.

Humedad

La presencie de agua puede facilitar o complicar el proceso de trituración. En la mayoría de los casos, un contenido en agua superior al 2% o 3% puede embotar el molino y reducir su capacidad de producción y su eficiencia. La humedad puede facilitar también la aglomeración de los productos, lo que dificulta la obtención de un polvo fino y de flujo libre. Lo formación de polvo en la molienda en seco de muchos sólidos también puede crear problemas, ya que:

(a) La inhalación prolongada de polvos, por otra parte inocuos, puede causar enfermedades respiratorias peligrosas; los operarios han de protegerse contra este riesgo.

(b) Muchos productos alimenticios sólidos, cuando están finamente divididos, son muy inflamables; en la industria alimentaria, no son desconocidas las explosiones de polvo.

La presencia de pequeñas cantidades de agua contribuye a reducir el polvo y, en aquellos casos en los que el agua es aceptable, es frecuente usar aspersores para reducir la formación de polvo.

En ciertas aplicaciones, se introducen en el sistema de molienda grandes cantidades de agua. El agua transporta las partículas solidas por la zona de acción, en forma de una papilla de flujo libre. El maíz se suele someter a esta tipo de molienda.

Sensibilidad a la temperatura En la zona de acción de un molino, se produce fricción entre partículas. Las partículas pueden sufrir esfuerzos inferiores a sus límites elásticos, que no los facturan, liberando en forma de calor la energía de deformación absorbida, al cesar el esfuerzo. El calor proveniente de estas dos fuentes puede elevar considerablemente l la temperatura de los productos procesados y degradados.

En los productos sensibles a las temperaturas elevadas, es importante conocer, no solo su estabilidad química, sino también sus temperaturas de ablandamiento o fusión. Si el calor generado lleva a la producción de una carga untuosa, el molino puede embotarse, disminuyendo la eficacia del proceso. Cuando se trabaja con materias primas termosensibles, puede, por ello, ser entorno a la zona de acción.

Para evitar las pérdidas de los componentes termolábiles durante la reducción de tamaño, puede recurrirse a la trituración criogénica, mezclando con el alimento dióxido de carbono solido o nitrógeno liquido. Este método es útil también la reducción de tamaño de materiales fibrosos, como la carne, que tiende a deformarse, más que fracturarse, al someterlos a un esfuerzo.

Aparatos para la reducción de tamaño

Para la trituración de los productos alimenticios se dispone de aparatos de diferentes tipos y tamaños.

Los tipos más grandes, como las trituradoras de mandíbulas y las giratorias, no se utilizan normalmente en la industria alimentaria. Trataremos a continuación de los tipos de maquinas utilizadas corrientemente, en esta industria.

Trituradoras de rodillo

En estas maquinas, dos o más rodillos pesados, de acero, giran en sentido contrario. Las partículas de la carga quedan atrapadas y son arrastradas entre los rodillos; se ven así sometidas a una fuerza de compresión que las tritura. En algunos aparatos, los rodillos giran a diferente velocidad, generando también esfuerzos de cizalla.

La producción de estas unidades está regida por la longitud y el diámetro de los rodillos y por la velocidad de rotación. Con los diámetros mayores, se utilizan corrientemente velocidades de 50-300 r.m.p. Las relaciones de reducción de tamaño son pequeñas, en general, inferiores a 5. El diámetro de los rodillos, su velocidad diferencial y el espacio que entre ellos queda, se pueden variar para adaptarlos al tamaño del material de partida y la velocidad de producción deseada. Aunque dispone de un resorte de compresión para el exceso de carga, a fin de proteger la superficie de los rodillos, hay que eliminar los cuerpos extraños duros antes de la trituración.

Angulo de separación

Se denomina así al formado por las tangentes a las caras de los rodillos en el punto de contacto con la partícula y es importante para le especificación del tamaño del par de rodillos de trituración necesarios para realizar un trabajo determinado.

Si A es el ángulo de separación, Df el dímetro medio de las partículas del material a triturar, Dp el diámetro medio de las partículas finales y Dr el diámetro medio de los rodillos, se puede demostrar que

Y, en el caso limite, en que las partículas sean atraídas por fricción por los rodillos:

Donde es el coeficiente de fricción entre las partículas y los rodillos.

Capacidad de los rodillos

Se conoce por capacidad teórica de estas unidades al volumen de la corriente continua de producto descargada por los rodillos.

En una maquina, con los rodillos Dr. metros de diámetro, metros de longitud de cara, metros de separación y una velocidad de los rodillos de r.p.m., la capacidad volumétrica viene dada por:

Si se conoce la densidad a granel de la corriente de descarga, se puede estimar la velocidad de flujo másico aproximada. En la práctica, la capacidad real vale de 0,1 a 0,3 veces la teórica.

Los rodillos trituradores se utilizan para una trituración intermedia y se usan mucho en la molienda del trigo y en la refinación de chocolate. En otros casos, la superficie de los rodillos puede ser estriada, para facilitar la fricción y la separación. La eficacia del molino y la calidad de las semolinas producidas pueden verse por la orientación de las estrías. Para la trituración de productos más frágiles, se usan trituradoras de rodillos sencillas, que comprimen la carga entre el rodillo y un plato estacionario.

El molino de martillos

Este tipo de molino de impacto o percusión es corriente en la industria alimentaria.Un eje rotatorio que gira a gran velocidad lleva un collar con varios martillos en su

periferia. Al girar el eje, las cabezas de los martillos se mueven, siguiendo una trayectoria circular en le interior de una armadura, que contiene un plato de ruptura endurecido, de dimensiones casi idéntica a la trayectoria de los martillos. Los productos de partida, o corriente de alimentación, pasan a la zona de acción, donde los martillos los martillos los empujan al plato de ruptura. La reducción del tamaño se debe principalmente a las fuerzas de impacto, aunque, en condiciones de alimentación de obturantes, también pueden participar en la reducción de tamaño las fuerzas de fricción. Con frecuencia, los martillos se sustituyen por cortadoras o por barras, como en los molinos de barras. Los molinos de martillo se pueden considerar de uso general, ya que son capaces de triturar sólidos cristalinos duros, productos fibrosos, vegetales, productos untuosos, etc. Se utilizan mucho en la industria alimentaria para moler especias, leche deshidratada, azucares, etc. No se recomienda para la molienda fina de materiales muy duro, por el excesivo desgaste que, en ente caso sufren.

Molinos de disco

Los molinos que utilizan las fuerzas de cizalla para la reducción de tamaño juegan un papel primordial en la molienda fina. Como la molienda se usa en la industria alimentaria fundamentalmente para producir partículas de tamaño muy pequeño, esta clase de molinos es muy común.

Molino de disco único

En este modelo, los materiales de partida o de alimentación, pasan a través del espacio que queda entre un disco estriado, que gira a gran velocidad, y la armadura estacionaria del molino. La trituración de la carga se debe a la intensa acción cizallante. La separación entre el disco y la armadura se puede variar, según el tamaño de las materias primas y las exigencias del producto acabado.

Molinos de doble disco

En esta modificación, la armadura tiene dos discos, que giran en dirección opuesta, generando un esfuerzo de cizalla mayor que la que se puede conseguir con los molinos de disco único. En otra modificación de este principio básico, el molino de Foss, los discos llevan estrías que facilitan la desintegración. Este tipo de molinos cizallantes se utiliza mucho en la molienda de arroz y maíz.

En el molino de clavijas, popular en la industria alimentaria, los elementos que rotan, lleva clavijas o proyecciones. En este caso, juegan también un papel significativo en la ruptura de fuerzas de impacto.

Molino de piedras

Es el tipo más antiguo de molino de disco, y fue utilizado originalmente como molino harinero.

Sobre un eje, se montan dos piedras circulares. La superior, que corrientemente es fija, tiene una boca para la entrada de carga. La inferior gira. La carga pasa por el espacio que queda entre las dos piedras. Los productos, una vez sometidos a la fuerza de cizalla desarrollada entre ambas piedras, salen por el borde de la piedra inferior. En algunos modelos, las dos piedras giran, en sentido opuesto. En las maquinas modernas, las piedras “naturales” o “artificiales” están siendo sustituidas por acero endurecido.

Este tipo de molino se usa todavía en la molienda húmeda del maíz.Otras variantes se usan mucho en la elaboración del chocolate. Por ejemplo, los

granos de cacao se trituran en tres piedras horizontales, aunque los procesos modernos usan discos dentados, de acero endurecido, en lugar de piedras.

Molinos gravitatorios

Este tipo de molinos se emplean en numerosas industrias para obtener una molienda fina. Existen dos tipos básicos: el de bolas y el de barras.

Molinos de bolas

En los molinos de bolas, se operan simultáneamente las fuerzas de cizalla e impacto.

Están constituidos por un molino giratorio, horizontal, que se mueve a poca velocidad, en cuyo interior se halla un cierto número de bolas de acero o piedras duras. A medida que el cilindro gira, las piedras se elevan por las paredes del cilindro y caen sobre el producto a triturar, que llenan el espacio libre entre las bolas. Las bolas también giran y cambian de posición unas con respecto a las otras, cizallando el producto a moler. Esta combinación de fuerzas de impacto y cizalla produce una reducción de tamaño muy eficaz. El tamaño de las bolas suele ser de 2-15 cm. Las bolas pequeñas proporcionan más puntos de contacto, pero las grandes producen mayor impacto. Al igual que en todos los molinos, las superficies se desgastan, por lo que hay que vigilar la posible contaminación del producto.

Cuando las velocidades de rotación son pequeñas, las bolas no se elevan mucho por las paredes del cilindro; giran unas sobre otras, de forma que predominan las fuerzas de cizalla. A velocidades superiores, se elevan mas y crecen las fuerzas de impacto. Las fuerzas de impacto y cizalla juegan un papel similar en la reducción. A velocidades altas, las bolas no se separan de la pared, debido a la fuerza centrifuga. En estas condiciones, no hay molienda. Para conseguir una molienda eficaz, no se debe superar la velocidad critica, que se define como aquella a la que una bola pequeña, esférica, situada dentro del molino, empieza a ser centrifugada. Se puede demostrar que la velocidad critica , en r.p.m., viene dada por:

Siendo D el radio del molino en metros.En la práctica, la velocidad óptima se sitúa dentro del 75% de la velocidad crítica, y

se debe determinar en las condiciones en la que opera en la instalación industrial.Una variante del molino de bolas convencional que está encontrando una utilización

creciente, para lograr trituraciones muy finas, es el molino de bolas vibratorio, en el que la cámara que contiene las bolas vibra por la acción de dos pesos desiguales, colocados cada uno en un extremo del eje de un motor eléctrico. La energía impartida por las paredes de la cámara de trituración se transmite al medio y al producto a triturar, que llena los espacios que quedan entre las piezas trituradoras. En estos molinos, puede variarse el volumen vacio usando bolas de distinto tamaño. En el molino Vibro Energy, el volumen vacio, utilizando esferas, es del 37%, en tanto que si emplea cilindros se reduce al 25%. Cuanto más bajo sean los volúmenes vacios, más delgadas resultan las capas del producto atrapado y tanto son mejores las condiciones para una molienda ultra fina. El medio triturador vibra sin

movimiento relativo apreciable, de manera que las fuerzas de cizalla son mínimas, por lo que las eficaces son las de impacto. Los molinos vibratorios están encontrando también un amplio uso como mezcladoras y dispersoras.

Molinos de barras

En ellos, las bolas se sustituyen por barras de acero. Operan las fuerzas de impacto y cizalla, pero el efecto de las de impacto es menos acusado. Se recomienda utilizar molinos de barras con sustancias untuosas, que se adhieren a las bolas, a las que restan eficacia. Las barras tienen la longitud del molino y, como el caso de las bolas, ocupan un 50% del volumen del molino.

Funcionamiento de las instalaciones de reducción de tamaño

Se pueden considerar varias formas de operar, sin que ello quiera decir que todas sean aplicables a un producto alimenticio determinado, o que se adapten a las exigencias de un proceso concreto. El objetivo primordial es alcanzar reducción de tamaño deseada, al costo mínimo.

Molienda en circuito abierto

Es el método de funcionamiento más sencillo de un molino. No precisa sistema de clasificación auxiliar (tamices vibratorios, etc.), por lo que el capital a invertir en la instalación es pequeño. La corriente de alimentación entra en el molino, pasa por la zona de acción y se descarga como producto. No es posible el reciclado de gruesos (partículas que tienen un tamaño mayor que el deseado). Como algunas de las partículas grandes atraviesan rápidamente el molino y otras de tamaño pequeño tienen tiempos de residencia largos, se obtiene un producto con una amplia distribución de tamaños. La eficacia energética no es buena, ya que numerosas partículas de tamaño aceptable se reducen aun mas, debido a un tiempo de residencia excesivo en la zona de acción.

Trituración libre

Con esta forma de operar, los tiempos de residencia en la zona de acción son cortos. Así ocurre en la molienda en circuito abierto si la alimentación tiene lugar por gravedad, a través de la zona de acción. Se limita, con ello, la ruptura innecesaria de las partículas pequeñas, con lo que se reduce la formación de partículas ultra finas (aquellas de tamaño inferior al deseado). Esta forma de operar economiza energía pero, como algunas partículas grandes pasan rápidamente a través de la zona de acción, puede resultar en una distribución amplia de tamaños en el producto final.

Alimentación en exceso

Se consigue restringiendo la descarga del producto, colocando una rejilla a la salida del aparato. Para una velocidad de alimentación determinada, los productos permanecen en la zona de acción hasta que el tamaño de sus partículas les permita pasar por la rejilla. Como los tiempos de residencia pueden ser grandes, lo más probable es una molienda excesiva de las partículas más pequeñas, con lo que se obtienen ultrafinos, a expensas de un gran consumo energético. La alimentación en exceso puede ser útil, cuando se quiere obtener un producto finamente dividido. Permite lograr una relación de reducción relativamente grande con una sola maquina.

Molienda en circuito cerrado

El tiempo de residencia de los productos se acorta, dejándolos caer por acción de la gravedad o transportándolos rápidamente, a través de la zona de acción de la maquina, arrastrados por una corriente liquida o gaseosa. La corriente de descarga pasa a un sistema de clasificación, en el que se retiran los gruesos, que se reciclan otra vez al molino. De esta forma, el molino trabaja con partículas grandes, con lo que se minimiza el consumo inútil de energía. Los métodos de clasificación a utilizar dependen del sistema de transporte. Cuando el flujo es por gravedad o por un sistema transportador mecánico, se suele emplear tamices vibratorios. Cuando el transporte es hidráulico o neumático, se emplean separadores de ciclón.

Molienda húmeda

La carga se muele en forma de suspensión, en la corriente liquida (frecuentemente de agua) que la transporta. Se elimina así el problema creado por el polvo en la molienda seca y puede, utilizar, para separar las fracciones de tamaño deseadas, las técnicas de clasificación hidráulicas, como la sedimentación y la centrifugación. En la industria alimentaria, la molienda forma parte de procesos de extracción, en los que se transfiere un constituyente soluble, del producto inicial a la corriente liquida, para recuperarlo luego por evaporación, como en la molienda del maíz.

En la molienda húmeda el consumo de energía es alto en general. También puede aumentar el desgaste del molino. La molienda húmeda también tiende a producir partículas más finas que las que se obtienen en la molienda en seco, razón por la que se usa mucho para la molienda ultra fina.

Desintegración de sustancias fibrosas: corte en rodajas, troceado en cubos, desmenuzamiento y transformación en pulpa

Muchos productos alimenticios como la carne, las frutas secas y las hortalizas, poseen una estructura fibrosa y contienen cantidades apreciables de líquido. Como no son cristalinos las fuerzas de compresión contribuyen poco o nada a la desintegración. Dichas fuerzas juegan, sin embargo, un papel importante en el estrujamiento, otra función básica que supone reducción de tamaño, y cuya finalidad es la extracción de líquido. Para la desintegración de productos fibrosos en general se utilizan fuerzas de cizalla e impacto, casi siempre aplicada por medio de una arista cortante. La mayor parte de los aparatos se parecen a los empleados con sustancias secas y pulverulentas (los martillos de un molino de percusión se pueden sustituir por cuchillas que aplican las fuerzas de impacto a lo largo de un filo cortante; o los mollinos de disco pueden llevar estrías o dientes de sierra en las caras del disco, para producir des garros). En operaciones de reducción de tamaño más especializadas, puede ser necesario obtener partículas de forma específica y tamaño uniforme, a fin de simplificar su manejo, facilitar los procesos de velocidad (como la deshidratación o el tratamiento térmico) o mejorar la apariencia del producto. Además, los sólidos fibrosos pueden requerir su conversión en pulpa semisólida y blanda. Estas operaciones de reducción de tamaño más específicas requieren aparatos de diseño especial. Una de las operaciones de corte más especializadas es el rebanado o corte en rodajas.

Rebanado o corte en rodajas

En este proceso se suelen utilizar cuchillas rotatorias; las cuchillas están situadas de forma que corten los productos que se les acercan generalmente arrastrados por una cinta vibratoria, en rodajas paralelas del espesor deseado. En otros sistemas las frutas pasan a través de un tubo con filos cortantes estacionarios, situados radialmente a lo largo de toda su longitud. Este tipo de instalación obtiene secciones, en forma de cuña, de frutas firmas, como las manzanas.

Troceado en cubos

Las rodajas obtenidas se colocan sobre una cinta transportadora que contiene una serie de estrías que mantienen las rebanadas en la posición correcta, la cinta las arrastra

hasta un punto, en el que una cuchilla giratoria las corta en tiras. Las tiras pasan luego por otra zona de corte en ángulo recto con la anterior. El resultado son los cubos requeridos.

Desmenuzamiento

Es una operación frecuentemente usada como la etapa preliminar de la deshidratación, ya que el aumento de la superficie acelera los procesos de velocidad. Para ello, se utilizan con frecuencia los molinos de martillo. El eje rotatorio lleva cierto número de discos, cada uno de los cuales tiene una serie de artistas de impacto en su periferia. Los martillos también pueden estar pivotados, de forma que golpeen. Para desmenuzar alimentos fibrosos, son útiles cilindros concéntricos gemelos, con sus superficies provistas de aristas cortantes a lo largo de toda su longitud, que giran en sentidos opuestos. La carga ingresa en el cilindro interior y pasa a la zona de acción entre ambos. El desmenuzamiento se produce por la intensa acción cizalla y corte a que los materiales se ven sometidos; el producto desmenuzamiento pasa a través del cilindro exterior hasta una tolva.

Forma de pulpa

Para la obtención de pulpa, se suele utilizar una maquina constituida por un tamiz cilíndrico que contiene cepillos que giran a gran velocidad. El producto a transformar en pulpa ingresa en el cilindro y se ve forzado a atravesar el tamiz. Los rabos, las pieles y las semillas se deslizan sobre la superficie del tamiz y se expulsan como los desechos. Para el desmenuzamiento de la fruta, se puede usar una maquina provista de paletas de paletas que giran a gran velocidad. Antes de su transformación en pulpa, algunas frutas se calientan, para ablandarlas, ya que su ablandamiento mejora su rendimiento en pulpa.

Conservación de los fieles

Si las cuchillas se mantienen bien afiladas, no solo se reduce la disipación inútil de energía, sino también el número de piezas de producto defectuosas (magulladas o desgarradas), que casi siempre aparecen si las superficies de corte están embotadas o melladas. Para prolongar la vida de los filos, las cuchillas deben ser de acero endurecido o de materiales semejantes y hay que eliminar, durante la limpieza de la materia prima, todas las sustancias extrañas (piedras, virutas metálicas, etc.), que puedan dañarlas. Las cuchillas se montan en ejes rotatorios que giran a gran velocidad, en parejas, que deben estar bien equilibradas, por lo que es preciso prestar gran atención a su desmontaje, afilado y recolocación.

Energía necesaria para la desintegración de los sólidos

Para averiguar el consumo de energía en las operaciones de desintegración (corte, desmenuzamiento o troceado) se debe tomar en cuenta las etapas involucradas; de las cuales se distinguen las dos siguientes:

(1) fractura inicial a lo largo de grietas ya existentes o de planos de unión en la masa del material a fragmentar.

(2) Formación de nuevas grietas o puntos de fisura, seguida de fractura a lo largo de las mismas.

Una partícula se puede definir como un elemento discreto de un solido cualquiera que sea su tamaño. Cuando a una partícula se la somete a un esfuerzo, por aplicación de una fuerza primero se deforma y luego se rompe. Según la naturaleza de la fuerza y la resistencia mecánica el material puede: (a) sufrir una deformación elástica, es decir deformarse dentro del límite de elasticidad y recobrar su forma original cuando deja de actuar, (b) sobrepasar el límite elástico y sufrir una deformación permanente, si el esfuerzo es lo bastante grande. A medida que aumenta el esfuerzo aplicado, la partícula entonces puede romperse (materiales frágiles) o seguir deformándose (materiales dúctiles) hasta alcanzar su límite de elasticidad (este límite le es propio a cada material, lo cual influye en el esfuerzo de desintegración y al mismo tiempo en la energía necesaria para su desintegración). Las partículas contienen planos débiles a lo largo de los cuales se puede iniciar la rotura cuando son sometidas a los esfuerzos de cizalla. En las partículas grandes, la rotura puede producirse a lo largo de fisuras preexistentes (planos de fractura). Como las partículas más pequeñas ofrecen menos planos de fisuras, su esfuerzo de rotura es aun mayor (las deformaciones elásticas no son valiosas en la trituración, consumen energía, pero no inician la rotura de la partícula). La deformación elástica y la fricción interparticulas convierten a la reducción de tamaño en una operación muy ineficiente, de un rendimiento enérgico pobre.