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OPERACION UNITARIA REDUCCION DE TAMAÑO

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TRITURACIN Y MOLIENDA

TRITURACIN Y MOLIENDAOperaciones Unitarias IIntroduccinSon numerosas las operaciones en la industria alimenticia que ameritan un desmenuzamiento de los slidos, una trituracin, una molienda, etc., en otras palabras, una Reduccin de Tamao.Ejemplo: se muele el trigo y la cebada, las semillas de soya se muelen y trituran y el azcar es molida.La trituracin es un proceso muy ineficaz ya que del total de la energa utilizada en el proceso, solo una pequea porcin es utilizada en la obtencin de superficies ms pequeas del slido.

DefinicinLa Reduccin de Tamao es la operacin unitaria en la que el tamao medio de los alimentos slidos es reducido por la aplicacin de fuerzas de impacto, compresin, cizalla (abrasin) y/o cortado.La compresin se usa para reducir slidos duros a tamaos ms o menos grandes. El impacto produce tamaos gruesos, medianos y finos. La frotacin o cizalla, produce partculas finas y el cortado se usa para obtener tamaos prefijados.

La compresin se usa para reducir slidos duros a tamaos ms o menos grandes. El impacto produce tamaos gruesos, medianos y finos. La frotacin o cizalla, produce partculas finas y el cortado se usa para obtener tamaos prefijados.

Objetivos Los fines de la reduccin de tamao es muy importante en la industria por las siguientes razones:Facilita la extraccin de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del slido, como la obtencin de harina a partir de granos y jarabe a partir de la caa de azcar.Se pueden obtener partculas de tamao determinado cumpliendo con un requerimiento especfico del alimento, como ejemplo la azcar para helados, preparacin de especies y refino del chocolate.Aumento de la relacin superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extraccin de un soluto deseado, etc.Si el tamao de partculas de los productos a mezclarse es homogneo y de tamao ms pequeo que el original, la mezcla se realiza ms fcil y rpido, como sucede en la produccin de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros.

Caracterizacin de las partculas slidaspropiedades que pertenecen a la partcula individual y sobre las cuales se centra el estudio del comportamiento de partculas slidas en la reduccin de tamao.Entre ellas se tienen el volumen, rea superficial, masa, densidad, tamao y forma de la partcula siendo estas ltimas tres las de mayor importancia.

DENSIDAD: las partculas de slidos homogneos tienen la misma densidad que el material de origen, mientras que cuando son slidos heterogneos, al romperse, presentan diferentes densidades entre s y con el slido de origen.

FORMA DE LAS PARTCULAS: se define en funcin de un factor de forma (, esfericidad) el cual es independiente del tamao de la partcula. Si se define Dp como "dimetro de la partcula" que es la longitud de la dimensin de definicin, el factor de forma est relacionado con ste valor. El dimetro de la partcula se usa para formular la ecuacin genrica del volumen de la Partcula y de la superficie de la partcula. Se trabaja con una partcula en forma de cubo y luego se generaliza llegando a:

Volumen de la partcula: Vp = a Dp3 (I)Superficie de la partcula: Sp = 6bDp2(II)a y b son constantes que definen la forma de la partcula.Con la relacin volumen-superficie de la partcula, queda:Vp/Sp = Factor de formaEste factor de forma indica cuan cerca esta la forma de la partcula en estudio de las partculas de formas regulares como la esfera, el cubo y el cilindro cuya altura es igual al dimetro con =1.

A continuacin se muestra una tabla contentiva de algunos factores de forma de las partculas.

MaterialFactor de Forma, MaterialFactor de Forma, Esferas, cubos, cilindros (L=Dp)1.0Arena de Cantos vivos1.5Arena de cantos lisos1.2Vidrio Triturado1.5Polvo de Carbn1.4Escamas de Mica3.6Tabla N1. Factor de formaFUENTE: Perry, J.H. "Chemical Engineers Handbook"Tamao de las partculas Si las partculas tienen la misma dimensin el tamao lo especfica cualquier lado de la misma. En el caso de que sean partculas irregulares, es decir, tengan una dimensin ms grande que otra, su tamao se determina tomando en cuenta la "segunda dimensin" principal ms grandeTamao medio de las partculasMAQUINARIAEl siguiente cuadro muestra el tipo de alimento (fibrosos o pulpas y alimentos particulados secos) en el que se emplean diferentes maquinarias y el tamao de partculas obtenido con cada uno.Leyenda: 1: blando, quebradizo, cristalino; 2: duro, abrasivo; 3: elstico, resistente, cortable; 4: fibroso; 5: termolbil, graso.a: grumos granujientos; b: particular groseras; c: semifinos a finos; d: finos a ultrafinos

MAQUINARIAMaquinaTipo de ProductoTamao de Partcula12345abcdRebanadorasXxxxFormadoras de CubosXxxxRalladorasxxxxCortadoras de TazaXxxxxPreaplastadoraxxxxMolino de MartilloxxxxxxMolino de Impacto FinoxxxxxMolino clasificadorxxxMolino de Chorro de AirexxxxMolino de BolaxxMolino de DiscoxxxMolino de RodilloxxxxxFormadores de PulpaxxxMolino de Bolas o cilindrosConsiste en un cilindro de acero lleno hasta la mitad con bolas o cilindros de acero.Para ejercer su efecto reductor se le aplica un lento movimiento rotacional. A bajas velocidades y con bolas pequeas la forma de reducir tamao que predomina es la de cizalla (frotamiento).Al utilizar bolas grandes o el cilindro gira a altas velocidades predomina la de impacto.

Molino de Bolas o cilindros

Molino de Martillos Cmara cilndrica cubierta con una plancha perforada de acero que en su interior tiene un rotor con una serie de vstagos pegados a su eje (martillos) que giran a gran velocidad. La fuerza principalmente utilizada es la de impacto al ser golpeado e impulsado contra la plancha de acero.

Molino de Martillos

Molino de Rodilloconstituido por dos o ms rodillos de acero paralelos entre s.Girando concntricos impulsando al alimento a pasar por el espacio entre ellos. La principal fuerza ejercida es la de compresin.

Molino de Rodillo

Triturador de MandbulaConstituido por dos placas de acero donde una es mvil y la otra fija. Se utiliza para la trituracin de partculas de gran tamao, a tamao mediano y fino. Trabaja con la compresin y la frotacin.

Triturador de Mandbula

TAMIZMalla metlica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre s por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las aberturas que deja el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie de tamizado, pueden ser de forma distinta, segn la clase de tejido. Las mallas cuadradas se aconsejan para productos de grano plano, escamas, o alargado.

SERIE DE TAMICES TYLER

Esta es una serie de tamices estandarizados usados para la medicin del tamao y distribucin de las partculas en un rango muy amplio de tamao. Las aberturas son cuadradas y se identifican por un nmero que indica la cantidad de aberturas por pulgada cuadrada.Esta serie se basa en la abertura del tamiz 200, establecida en 0,0074cm y enuncia que "el rea de la abertura del tamiz superior es exactamente el doble del rea de la abertura del tamiz inmediato inferior.

Matemticamente nos queda:

Una forma de expresar los tamices es, por ejemplo, 20/28 que indica que los slidos pasan por el tamiz nmero 20 y se retienen en el tamiz 28. En el mismo orden de ideas, si solo se nombra el tamiz con un nmero es decir, 28 solo significa que los slidos se retienen en ese tamiz.

FRACCIN MSICA Y ACUMULATIVA

La fraccin msica y acumulativa son dos trminos necesarios para poder definir y realizar los diferentes clculos que se deben hacer en un anlisis por tamizado (granulomtrico) de partculas. La fraccin msica se denota como , representa la relacin entre la cantidad de muestra en un tamiz y la cantidad total de la muestra; su formula es:

La fraccin acumulativa nos es ms que la suma de las fracciones msicas por lo que: