Doc1

OPERACIONES UNITARIAS: MOLIENDA.

REFRIGERACIÓN Y CONSERVACIÓN. ING: BAUTISTA ESPINOZA MARLENI.

2012.

Curso: refrigeración y conservación.

ING: BAUTISTA ESPINOZA MARLENI VILMA.

Molienda.

Alumno: Mendoza Vargas Dian.

Docente: ing. Bautista Espinoza Marleni.



2012.

Índice.

Historia………………………………………………………………………………………………..…pag.1-3

Definición y conceptos previos………………………………………………………………..pag.3-5

Energía utilizada en el proceso………………………………………………………….….…pag.5-8

Proceso de molienda………………………………………………………………..…………....pag.8-10

Maquinaria utilizada…………………………………………………………….……............pag.11-21

Factores que afectan la molienda…………………………………………………...…...pag.21-23

Caracterización de partículas sólidas……………………………………………….....pag.22-27

Tipos molienda para el maíz……………………………………………………..…….…pag.28-40

Conclusiones………………………………………...…………………………………………………..pag.41

Bibliografía………………………………………………………………………………………….....pag.42




2012.




2012.

HISTORIA DE LA MOLIENDA.

El arte de la molienda data del siglo XIX, pero moler los granos es casi tan antiguo como el hombre. En la edad de piedra nuestros antepasados machacaban los granos sobre una piedra ligeramente cóncava, sobre la que iba y venía otra piedra en forma de rulo. Este fue el procedimiento empleado por los egipcios y los griegos, para reducir a harina todos los cereales.

Los títulos de nobleza de la molinería proceden de la más remota antigüedad, ya que, tan pronto como el hombre supo tallar la piedra comenzó a moler los granos.

Sobre los romanos recae el mérito de haber inventado la muela, y en las calles de Pompeya se encuentran muelas, algunas de las cuales podrían todavía funcionar.

Hasta la aparición de los molinos de cilindros, al principio del siglo XIX, la molienda por muelas asegura la transformación de los granos en harina que, bajo forma de pan, constituía el alimento fundamental de la población. En la época en que la molinería formaba parte de las actividades importantes del hombre, cada caserío tenía su molino de agua o viento y su horno. Todos los molinos actuales incluso los más grandes, recuerdan las antiguas instalaciones accionadas por ruedas de alabes.

Cualquier persona interesada en el estudio de la historia de la molienda de trigo puede remontar en el tiempo prácticamente hasta donde quiera y, sin embargo, no alcanzar el comienzo de esta historia. El arte de moler granos es mucho más antiguo que cualquier otra ocupación humana, a parte de la cacería.




2012.

Una revolución importante en los métodos de molienda se debe a Oliver Evans quien dibujo los planos de sus inventos y construyó modelos, pero los molineros de la época no creyeron en él. Evans y sus hermanos tuvieron que construir su propio molino para poder instalar sus invenciones. Los resultados hicieron historia, el nuevo molino se encargaba del trigo tan pronto el granjero lo vertía en la tolva receptora, un elevador de cangilones llevaba el trigo al piso superior, se alimentaban los limpiadores por gravedad y de ahí el trigo pasaba a las muelas, de las muelas el producto caía a unas roscas que la llevaba a otro elevador para transportarlo una vez más al piso superior y de ahí a los cernidos giratorios donde se separaba la harina. La descripción de la maquinaria de Evans parecerá muy familiar a los molineros actuales ya que van a reconocer los mismos equipos que se usan en la actualidad aunque perfeccionados. Los ventiladores para aspiraciones, los elevadores de canjilones, las roscas, y muchos otros inventos de Evans ayudaron a ser más eficiente la molienda.

A pesar de los adelantos, todavía hay muchos métodos antiguos de molienda que prevalecen en diversos lugares del mundo. En zonas de África y Oceanía se emplea el mortero con el mazo. En México y Centroamérica se usa el metate, piedra de moler con la que se obtiene harina de maíz para hacer, por ejemplo las tortillas. Y aun se puede ver funcionando alguno que otro molino de agua o de viento.

La molinería sigue siendo una de las ramas más vigorosa de nuestras industrias agrícolas y el más sólido eslabón del ciclo trigo-harina-pan.




2012.

Pero la molinería ha evolucionado de forma espectacular en un siglo y las radicales transformaciones sufridas han cambiado la manera de moler. De una explotación familiar, el molino se ha transformado en fábrica provista de numerosas maquinas, de personal especializado con una clientela exigente, y la molinería se ha convertido en ciencia para unos, y arte para otros.

FUNDAMENTO TEÓRICO.

La molienda es la última etapa del proceso de conminución, en esta etapa las partículas se reducen de tamaño por una combinación de impacto y abrasión ya sea en seco o como una suspensión en agua (pulpa). La molienda se realiza en molinos de forma cilíndrica que giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como “medios de molienda”, los cuales están libres para moverse a medida que el molino gira produciendo la conminución de las partículas de mena.

En el proceso de molienda partículas de 5 a 250 mm son reducidas en tamaño a 10 - 300 micrones, aproximadamente, dependiendo del tipo de operación que se realice.

El propósito de la operación de molienda es ejercer un control estrecho en el tamaño del producto y, por esta razón frecuentemente se dice que una molienda correcta es la clave de una buena recuperación de la especie útil.

Por supuesto, una submolienda de la mena resultará en un producto que es demasiado grueso, con un grado de liberación demasiado bajo para separación económica obteniéndose una recuperación y una razón de enriquecimiento bajo en la etapa de concentración. Sobremolienda innecesaria reduce el tamaño de partícula del constituyente mayoritario (generalmente la ganga) y puede reducir el tamaño de partícula del componente minoritario (generalmente el mineral valioso) bajo el tamaño requerido para la separación más eficiente. Además se pierde mucha energía, que es cara, en el proceso. Es importante destacar que la molienda es la operación más intensiva en energía del procesamiento del mineral.

1.- MOLIENDA

Pueden ser granos de cereal, uva, aceitunas, etc. en productos de alimentación. Aunque también pueden ser piedras o cualquier otro material sólido.

Harina, sustancia pulverulenta que se obtiene tras moler de forma muy fina granos de trigo. Los productos molidos que se extraen de otros granos, como el centeno, el trigo sarraceno, el arroz y el maíz, así como los obtenidos de plantas como la patata, reciben también el nombre de harinas, pero el uso inespecífico del término hace referencia a la harina elaborada a partir del trigo común, Triticum aestivum.




2012.

La harina contiene entre un 65 y un 70% de almidón, pero su valor nutritivo fundamental está en su contenido, de un 9 a un 14%, de proteínas; las principales son la gliadina y la glutenina, que constituyen aproximadamente un 80% del contenido en gluten. La celulosa, los lípidos y el azúcar representan menos de un 4 por ciento.

DEFENICION:

Es la operación tecnológica de transformar el grano en harina. Los granos libres de sustancias extrañas son triturados y reducidos a partículas de diferentes tamaños que se pueden separar entre sí por procedimientos mecánicos. No solo reduce el tamaño sino que selecciona los diferentes componentes pudiendo obtener productos muy diferentes. Se pueden distinguir distintos procedimientos:

Molienda baja

Molienda alta o gradual, operación en dos fases: el grano se transforma en harina y a continuación la separación del endospermo del salvado.

I. Lavado del grano, limpieza, tamizado, centrifugado.II. Acondicionado del grano: en condiciones óptimas para que la molienda tenga máximo

rendimiento. Consiste en ajustar la humedad: se calientan los granos a 80º durante 2 o 3 días y se deja en acondicionador para que estabilice su contenido en humedad.

III. Trituración o rotura de los granos con el fin de conseguir una disociación de las distintas partes anatómicas.

IV. Tamización.V. Purificación. Elimina todas las partículas que procedan de otras partes del grano de

las células del endospermo.

Los subproductos de la molienda son las sémolas y semolinas. Trituración y corte

TRITURACIÓN Y CORTE.




2012.

La trituración y el corte reducen el tamaño de las sustancias sólidas por acción mecánica, dividiéndolas en partículas de amaño menor. Quizá la aplicación más extensa de la trituración en la industria de la alimentación sea en la conversión de granos de trigo en harina, usándose también en otras muchas instancias, como la trituración del maíz para producir almidón de maíz, la trituración del azúcar y la elaboración de Productos secos. El corte se utiliza para transformar grandes trozos de productos alimenticios en trozos de tamaño menor adecuados para un tratamiento ulterior, como es el caso de la preparación de carne y hortalizas para venta al por menor y en la preparación de carnes enlatadas.

En el proceso de trituración las sustancias se reducen de tamaño fracturándolas. El mecanismo de la fractura no se Conoce bien, aunque se puede decir que durante el proceso la sustancia es sometida a tensiones bajo la acción de los miembros mecánicos de la máquina trituradora, siendo estas

Tensiones en principio absorbidas internamente por la sustancia en forma de energía de deformación. Cuando las energías locales de deformación exceden un valor crítico que es función de la sustancia, tiene lugar la fractura a lo largo de líneas débiles y se disipa la energía almacenada. Parte de esta energía se utiliza para crear nueva superficie y la mayor parte se disipa en forma de calor. El tiempo también toma parte en el proceso de fractura, resultando que la sustancia se fractura a concentraciones menores de tensión si se pueden mantener estas tensiones por períodos de tiempo mayores. La trituración se consigue, por tanto, por tensiones mecánicas seguidas de fractura y la energía necesaria depende de ¡a dureza de la sustancia y también de la tendencia del material a cuartearse, es decir, de su fragilidad .

La fuerza aplicada puede ser de compresión, impacto o cizalla, y tanto la magnitud de la fuerza como el tiempo de aplicación afectan la cantidad de trituración alcanzada. Para que la trituración sea eficiente, la concentración de energía aplicada a la sustancia debe exceder la energía mínima para romperla por un margen tan pequeño como sea posible. Cualquier exceso de energía se pierde en forma de calor y esta pérdida debe hacerse todo lo pequeña posible, puesto que el proceso de trituración es ya suficientemente ineficiente para hacerlo todavía más sin necesidad.

Los factores importantes a estudiar en el proceso de trituración son la cantidad de energía utilizada y la cantidad de nueva-superficie formada durante la trituración.

ENERGÍA UTILIZADA EN LA TRITURACIÓN.

La trituración es un proceso muy ineficiente y es importante utilizar la energía todo lo eficientemente posible en las circunstancias de que se trate. Desgraciadamente no es fácil calcular la energía mínima necesaria para un proceso de reducción dado. Sin embargo, se han propuesto algunas teorías útiles a este fin.

Estas teorías dependen de la suposición básica que la energía necesaria para producir un cambio dL en una partícula de dimensión característica L es una potencia sencilla de L:




2012.

dE/dL=KLn (8.1)

En la que dE es la energía diferente en cambio en una dimensión típica, L es la magnitud de una dimensión longitudinal típica y K y n son constante.

Kick supuso que la energía necesaria para reducir el tamaño de una sustancia era directamente proporcional a relación de reducción de tamaño. Esto implica que n, en la ecuación (8.1), es igual a —1, es decir k=kkfc, en la que KK se denomina la constante de Kick y fc la resistencia de la trituración de la sustancia, con lo que:

DE/dL=KkfcL-1

Que integrada da:

E = Kk fc loge (L1/L2)

Ecuación que expresa la ley de Kick y presupone que la energía necesaria para triturar una sustancia, por ejemplo de 4 cm a 2 cm, es la misma que la energía necesaria para triturar la misma sustancia desde 1/4 cm a 1/8 cm (=0'1225 cm).

Superficie nueva formada durante la trituración

Cuando se tritura una partícula uniforme, después de la primera trituración el tamaño de las partículas resultantes variará mucho, encontrándose desde partículas groseras a finas e incluso polvo. A medida que continúa la trituración, las partículas mayores reducirán su tamaño aún más, pero habrá menos cambio en el tamaño de las partículas finas.

Un análisis cuidadoso ha mostrado que hay un cierto tamaño que aumenta su proporción relativa en la mezcla y pronto acaba por ser la fracción dominante. Por ejemplo, el trigo, después de la primera trituración, da una variación bastante amplia de tamaños de partículas en la harina gruesa, pero después de más trituración la fracción predominante resulta pronto ser la que pasa el tamiz de 40 mallas y es retenida por el tamiz de 100 mallas. Esta fracción tiende a crecer cualquiera que sea el tiempo que dure la trituración y siempre que se emplee el mismo tipo de maquinaria, rodillos en este caso.

El área superficial de una sustancia compuesta por partículas finas puede ser importante y la superficie específica, es decir, el área superficial por unidad de masa, puede ser muy grande. La mayoría de las




2012.

reacciones están relacionadas con el área superficial disponible, por lo que la superficie específica puede tener una influencia considerable sobre las propiedades de la sustancia. Por ejemplo, el trigo en forma de granos es relativamente estable en tanto que se mantenga seco, pero si se le pulveriza hasta harina fina puede explotar y arder, según se sabe bien en las instalaciones de molienda.

Para calcular el área superficial de una masa conocida de sustancia es necesario conocer la distribución de tamaño de partícula y también su factor de forma. El tamaño de partícula da una dimensión que se puede denominar la dimensión que se puede denominar la dimensión típica D, de la partícula, que ahora se ha de relacionar con el área superficial.

Se puede escribir arbitrariamente que: Vp = pDp3

Y que: A,=6qD, 2

En las que V, es el volumen de la partícula, A, es el área de la superficie de la partícula, Dp es la dimensión típica de la partícula y p, q son factores que relacionan las geometrías de las partículas.

GRADO DE EXTRACCIÓN

Es la cantidad de harina que se obtiene a través de la molturación de 100 Kg de grano limpio. La harina debe tener un cierto contenido en humedad que no debe exceder del 15%, el gluten nunca inferior al 5,5%. También está señalado en la legislación el contenido en cenizas. Nunca superior al 3% de cenizas insolubles en HCl al 10%. A mayor contenido de cenizas mayor fraude.

Hablamos de distintos tipos de harinas:

Harina enriquecida: lleva productos adicionados para mejorar su valor nutritivo Harinas acondicionadas: se ha sometido a un proceso físico o adicionado alguna

sustancia para mejorar sus características organolépticas. Harinas mezcladas: producto resultante de la mezcla de cereales Harina integral: producto que se obtiene de la molturación del grano pero sin separar

ninguna de sus partes Harinas malteadas: se obtienen a partir de cereales que han sufrido un malteado

previo




2012.

Harina dextrinada: contiene dextrinas porque se ha provocado una hidrólisis parcial del almidón.

Una harina almacenada en buenas condiciones no plantea contenido en microorganismos ya que su contenido en humedad es bajo. En cualquier caso podemos hablar de flora autóctona de cada especie, resistente a las condiciones climáticas y flora secundaria, aquella que procede la lluvia, suelo,... En el almacén pueden darse reacciones exotérmicas que aumentan la temperatura del interior de la masa lo que puede resultar funesto. En panadería Fuerza: capacidad de la harina para producir una pieza de pan bien crecida y de buen volumen.

Un tema que ha preocupado es la incidencia de la molienda en el valor nutritivo de la harina. El contenido de la harina se puede hacer en términos absolutos o en relación con la composición del grano del que procede. Esto es mucho más real ya que la composición del grano puede variar según el modo de cultivo y lo que pretendemos es determinar la incidencia de la molienda. Las diferencias en la composición entre la harina y el grano se pueden deber, a la acción bioquímica, acción física de la molienda donde la magnitud de la variación está en función de la tecnología que se aplique. Al aumentar el refinamiento de la harina aumenta la variación en la composición química. Normalmente una harina blanca estándar suele tener un 70% de grado de extracción, las grasas, cenizas pueden reducirse hasta un 40% ya que eliminamos las partes del grano más ricas en estos compuestos. En relación con las proteínas no solo puede disminuir su contenido sino también su calidad, las vitaminas también sufren variaciones en función del grado de extracción. Con sucesivas extracciones hay una disminución brusca. Se ha comprobado que así como algunos aminoácidos (metionina, histidina, valina) se mantienen constantes, otros como lisina y triptófano varían en función del grado de extracción. Esto se debe a que las proteínas del endospermo son diferentes a las del germen o salvado.

2.- PROCESOS DE MOLIENDA

El grano de los cereales era un importante elemento nutritivo en la prehistoria. Al principio se comía sin moler ni cocinar; la referencia más antigua al trigo molido se remonta a los tiempos del antiguo Egipto. En los procesos más primitivos de molienda, el grano se reducía a fragmentos por medio de un mortero. El primer dispositivo para obtener harina consistía en dos superficies ásperas, llamadas ruedas de molino, entre las que el grano quedaba reducido a polvo. Hasta que los rodillos fueron sustituidos por piedra, el único cambio significativo en la molienda fue la adaptación de nuevas fuentes de energía.

Los procesos de molienda actuales empiezan por la limpieza del grano. El trigo que llega a los molinos suele estar mezclado con otras materias, como : residuos, guijarros,




2012.

arena y diversos tipos de semillas. Los materiales gruesos y finos se eliminan por medio de cribas, pero las semillas y otros objetos de tamaño similar al de los granos de trigo deben separarse por otros medios. Cilindros y discos con perforaciones de diversos tamaños no sólo separan las partículas extrañas remanentes, sino que también clasifican el grano por tamaños. El trigo se limpia después pasándolo por un cilindro revestido de esmeril. El templado, un proceso en el que se ajusta la humedad para facilitar la separación del grano de la cáscara, es el último paso en la preparación para la molienda.

Gracias al desarrollo de variedades de trigo que no requieren una intensa fricción de las ruedas de molino, la mayor parte de la molienda se realiza hoy con molinos de rodillo. Unos rodillos acanalados reducen de forma progresiva el trigo a polvo, separando el grano de la cáscara. La molienda inicial se realiza en fases cuyo número oscila entre tres y seis; en la última se obtiene salvado, acemite y harina. La harina acabada está formada casi en su totalidad por el llamado endospermo, o tejido de almacenamiento de los alimentos de la semilla. El acemite está formado por fragmentos de endospermo, fragmentos de cáscara y salvado con partículas adheridas. El salvado, la cáscara molida del grano, se usa como alimento para el ganado y para aportar fibra en la elaboración de productos integrales.

Entre fase y fase de la molienda, y tras la fase final, el producto molido se criba. Se emplean tres tipos de mecanismos: una serie de cribas dispuestas una sobre otra; un cilindro cubierto con tela de seda o tela metálica de un calibre capaz de retener el acemite; y la centrífuga, una adaptación de lo anterior equipada con palas que lanzan el producto contra la criba.

Las harinas más finas se obtienen del acemite que queda después de este proceso. La harina se extrae por un proceso llamado purificación. Una máquina purificadora suele ser una criba atravesada por un chorro de aire, que separa las partículas de harina al hacerlas pasar por los orificios de una trama instalada en la misma.

Las calidades de la harina obtenida en las sucesivas fases de la molienda varían mucho, y se basan en el porcentaje de extracción, esto es, la cantidad obtenida de harina por cada 100 kg de trigo. Cuanto mayor sea la tasa de extracción, más oscura será la harina. La mayor parte de la harina panadera que se vende hoy en día es la llamada harina enriquecida, a la que se han añadido diversos elementos para incrementar su valor nutritivo. El criterio de enriquecimiento de la harina varía mucho de un país a otro, y puede incluir calcio, vitaminas, hierro o sal yodada.

El color amarillento de la harina sin blanquear se debe a la presencia de pequeñas cantidades de un pigmento llamado caroteno, a partir del cual se sintetiza la vitamina A. Muchos consumidores, a pesar de todo, prefieren que la harina tenga el menor color posible. Los agentes blanqueadores más utilizados son el dióxido de cloro, el tricloruro de nitrógeno y el tetróxido de nitrógeno. El uso de blanqueadores sigue siendo




2012.

controvertido. El uso de algunos agentes ha sido prohibido, aunque puedan ser inocuos en las proporciones que quedan por último en la harina.

Razones para la reducción de tamaño:

Facilitar la extracción de un constituyente deseado que se encuentra dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de caña de azúcar.

Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento, como ejemplo la azúcar para helados, preparación de especies y refino del chocolate.

Puede ser una necesidad específica del producto. Aumentar la relación superficie–volumen incrementando, la velocidad de

calentamiento o enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc. Si el tamaño de la partícula de los productos a mezclarse es homogéneo y de tamaño

más pequeño que el original, favorece la mezcla de ingredientes, como sucede con la producción de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros.

En la reducción del tamaño existen 3 tipos de fuerzas:

1. Fuerza de compresión: utilizada para romper productos duros. Principio: cascanueces.

2. Fuerza de impacto: utilizada para la molienda fina. Principio: martillo.

3. Fuerza de impacto: utilizada para la molienda fina. Principio: martillo.

Principio: piedras del molino.

La maquinaria hace uso de los tres tipos de fuerzas pero uno es más importante que los otros dos en cada máquina.

* Aparatos de reducción de tamaño

Alimentos secos: trituración y molienda

* Trituración: desmenuzamiento de los materiales gruesos hasta tamaños del orden de 3 mm. Fuerza de compresión.

* Molienda: obtención de productos en polvo. Fuerza de cizalladura.




2012.

* Trituradora de mandíbulas:

Se añade la sustancia o alimento en medio de dos grandes mandíbulas, una fija y otra en movimiento de avance y retroceso de forma que la sustancia se mueve hacia una posición cada vez más baja, siendo triturada a medida que desciende.

* Trituradora de rodillos:

Consta de dos cilindros pesados de acero que gira uno hacia el otro. Las partículas de la carga son atrapadas y arrastradas entre los rodillos que la someten a una fuerza de compresión que los tritura. En algunos aparatos los rodillos giran a distinta velocidad actuando también fuerzas de cizalla. Su principal aplicación está en la industria de la caña de azúcar, se tritura la caña al pasar por etapas sucesivas de rodillos. La producción de esta trituradora está determinada por la longitud y diámetro de los rodillos y la velocidad de rotación. Las “relaciones de reducción de tamaño” menor a 5.

“Relación de reducción” (R.R): es la relación entre el tamaño medio del producto que la abandona después del proceso de reducción de tamaño. Para medir el tamaño medio se utiliza normalmente el diámetro aritmético obtenido del análisis de tamices de las muestras de las corrientes de alimentación y salida. Las trituraciones groseras reducen a un 8: 1 mientras que la molienda lo hace a 100: 1.




2012.

* Molino de martillos:

Consiste en una cámara cilíndrica recubierta interiormente en una de sus secciones con una plancha de acero endurecido denominada plato de ruptura o plato estacionario. En el interior un eje dotado de martillos en toda su longitud gira a toda velocidad. La desintegración de los alimentos se produce por fuerzas de impacto al ser empujados por los martillos contra la plancha de recubrimiento. En algunos casos la boca de salida del molino se reduce mediante una rejilla que retiene el alimento hasta que las partículas han alcanzado el tamaño adecuado para atravesarla. En estas condiciones de “estrangulamiento” intervienen la F de cizalla. Se utiliza para la molienda de pimienta, especias, azúcar, etc. Son capaces de triturar también productos fibrosos para lo que se sustituyen los martillos por cortadoras con sección aguda.

* Molino de disco de frotamiento:




2012.

1. Molinos de disco único:

Las materias pasan a través de la estrecha separación existente entre un disco estriado que gira a gran velocidad y la armadura estática del molino. La acción de frotamiento produce la trituración de la carga. La separación depende del tamaño de la materia prima y las exigencias del producto acabado.

2. Molino de doble disco:

Modificación del molino de disco único. La armadura contiene dos discos que giran en dirección opuesta proporcionando mayor cizallamiento. Se utiliza para la preparación de cereales, molienda de arroz y maíz.

3. Molino de piedras:

Consiste en dos piedras circulares montadas sobre un eje. La piedra superior que normalmente esta fija tiene una boca de entrada de carga, la inferior gira. La carga pasa por la separación entre las dos piedras. Los productos reducidos se descargan por la arista de la piedra inferior. En algunos modelos las dos piedras giran en dirección opuesta. En las maquinas modernas las piedras naturales están siendo reemplazadas por piedras de acero endurecido. Se utilizan en la molienda del maíz, trituración de los granos de cacao para chocolate y la molienda de harina.




2012.

* Molinos gravitatorios

Utilizados para la molienda muy fina.

1. Molinos de bolas:

Utiliza fuerzas de cizalla o impacto. Está formado por un cilindro giratorio horizontal que se mueve a poca velocidad con cierto número de bolas de acero, cantos rodados o piedras artificiales en su interior. A medida que gira el cilindro, las piedras o bolas se elevan por las paredes y caen sobre los productos a triturar que están ocupando el espacio libre entre las bolas. Las bolas resbalan entre sí produciendo el cizallamiento de la materia prima. Es muy efectivo. El tamaño de las bolas oscila entre 2 y 15 cm. Las pequeñas proporcionan más puntos de contacto, pero las grandes producen un mayor impacto. Parar una molienda eficaz no debe excederse la “velocidad crítica”: Velocidad a la cual una bola pequeña esférica dentro de un molino empieza a centrifugar. La velocidad óptima es el 75 % de la velocidad crítica.

2. Molino de barras:




2012.

Se reemplazan las bolas por barras de acero. Las barras tienen la longitud de la cavidad interior del molino y ocupan el 50 % de este. Se utiliza para sustancias suntuosas en las que usando bolas pueden quedar adheridas a la superficie o masa de la carga.

* Número de etapas de reducción para un proceso dado.

Las partículas obtenidas de un proceso de reducción es necesario clasificarlas según sus dimensiones, usando tamices que las dividen en 2 corrientes. Las partículas más grandes (gruesos) vuelven a la máquina, mientras las pequeñas (finos) siguen al siguiente aparato.

* Aparatos para la reducción de tamaño de alimentos fibrosos.

Utilizan fuerzas de impacto y cizalla aplicada por medio de una arista cortante. Para mayor eficacia la carne se congela a una temperatura inmediatamente inferior al punto de congelación, mientras que la fruta y verdura, de textura más firme a temperatura ambiente.

Los aparatos son semejantes a los de las sustancias secas. Excepto el utilizado para la extracción de pulpa de la fruta. Existen 5 tipos de máquinas:




2012.

1. Rebanadoras: serie de cuchillas giratorias que cortan el alimento en rodajas.

2. Cortadoras en cubos y dados: serie de cuchillas giratorias que cortan el alimento en cubos y dados. Utilizado para fruta, verdura y carne.

3. Ralladoras y desmenuzadoras: molino de martillo en el que se sustituye a estos pro cuchillas o aristas cortantes, aplicando F de impacto. El desmenuzamiento consiste en fragmentas la materia prima en trozos pequeños sin importar su uniformidad en el tamaño. Utilizado en productos a deshidratar.




2012.

4. Máquinas para la elaboración de pulpas: utilizada para frutas de poca calidad destinada a mermelada. Consiste en una pantalla cilíndrica perforada que contiene en su interior cepillos o paletas que ruedan a gran velocidad. El producto se coloca en la cavidad del cilindro para que los cepillos lo fuercen a pasar por los agujeros. El tamaño de los orificios determina el tamaño de la partícula de la pulpa.

5. Picadoras: utilizadas en la industria cárnica para realizar embutidos, fiambres, picado de huesos, picado de subproductos cárnicos para harinas y grasa y picado de sebos y mantecas.




2012.

Se clasifican en 3 grupos:

* Productos blandos: carne, tocino y cartílagos.

* Productos semiduros: carne, huesos de cerdo, aves y carne congelada a más de – 10 ºC.

* Productos duros: huesos de vaca y carne congelada a – 15 º C o por debajo.




2012.

Movimiento de la Carga en Molinos

Una característica distintiva de los molinos rotatorios es el uso de cuerpos de molienda que son grandes y pesados con relación a las partículas de mena pero pequeñas con relación al volumen del molino, y que ocupan menos de la mitad del volumen del molino.

Cuando el molino gira, los medios de molienda son elevados en el lado ascendente del molino hasta que se logra una situación de equilibrio dinámico donde los cuerpos de molienda caen en cascada y en catarata sobre la superficie libre de los otros cuerpos, alrededor de una zona muerta donde ocurre poco movimiento hasta el “pie” de la carga del molino, como se ilustra en la figura. Se pueden distinguir tres tipos de movimiento de los medios de molienda en un molino rotatorio: a) rotación alrededor de su propio eje, b) caída en cascada, donde los medios bajan rodando por la superficie de los otros cuerpos y c) caída en catarata que corresponde a la caída libre de los medios de molienda sobre el “pie” de la carga.

La magnitud del elevamiento que sufren los medios de molienda depende de la velocidad de rotación del molino y del tipo de revestimiento del molino. A velocidades relativamente bajas o con revestimientos lisos, los medios de molienda tienden a rodar hacia el pie del molino y la conminución que ocurre es principalmente abrasiva. Esta caída en cascada produce molienda más fina, con gran producción de polvo y aumento del desgaste del revestimiento. A velocidades mayores los cuerpos de molienda son proyectados sobre la carga para describir una serie de parábolas antes de aterrizar en el “pie” de la carga. Esta caída en catarata produce conminución por impacto y un producto más grueso con menos desgaste del revestimiento.

La velocidad crítica del molino es la velocidad mínima a la cual la capa exterior de medios de molienda se adhiere a la superficie interior del cilindro debido a la fuerza centrífuga. A esta velocidad la fuerza centrífuga es justo balanceada por el peso de los medios de molienda. Normalmente el rango de trabajo es entre 70 a 80% de la velocidad crítica.

Estructuralmente cada tipo de molino consiste de un casco cilíndrico, con revestimientos renovables y una carga de medios de molienda. El tambor es soportado




2012.

en muñones huecos fijos a las paredes laterales de modo que puede girar en torno a su eje. El diámetro del molino determina la presión que puede ejercer el medio en las partículas de mena y, en general, mientras mayor es el tamaño de la alimentación mayor necesita ser el diámetro. La longitud del molino, junto con el diámetro, determina el volumen y por consiguiente la capacidad del molino.

La mena normalmente se alimenta continuamente al molino a través del muñón de un extremo, y el producto molido sale por el otro muñón

Partes Principales de un Molino

Casco: El casco del molino está diseñado para soportar impactos y carga pesada, y está construido de placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para sacar los pernos que sostienen el revestimiento o forros. Para conectar las cabezas de los muñones tiene grandes flanges de acero generalmente soldados a los extremos de las placas del casco, los cuales tienen perforaciones para apernarse a la cabeza.

Extremos: Los extremos del molino, o cabezas de los muñones pueden ser de fierro fundido gris o nodular para diámetros menores de 1 m. Cabezas más grandes se construyen de acero fundido, el cual es relativamente liviano y puede soldarse. Las cabezas son nervadas para reforzarlas.

Revestimientos: Las caras de trabajo internas del molino consisten de revestimientos renovables que deben soportar impacto, ser resistentes a la abrasión y promover el movimiento más favorable de la carga. Los extremos de los molinos de barras tienen revestimientos planos de forma ligeramente cónica para inducir el centrado y acción rectilínea de las barras. Generalmente están hechas de acero al manganeso o acero al cromo-molibdeno, con alta resistencia al impacto (también los hay de goma). Los extremos de los molinos de bolas generalmente tienen nervaduras para levantar la carga con la rotación del molino. Ellos impiden deslizamiento excesivo y aumentan la vida del revestimiento. Generalmente están hechos de fierro fundido blanco aleado con níquel (Ni-duro) y otros materiales resistentes a la abrasión, como goma. Los revestimientos de los muñones son diseñados para cada aplicación y pueden ser cónicos, planos y con espirales de avance o retardo.

Los revestimientos del molino son un costo importante en la operación del molino y constantemente se está tratando de prolongar su vida. En algunas operaciones se han reemplazados los revestimientos y elevadores por goma. Se ha encontrado que ellos son más durables, más fáciles y rápidos de instalar y su uso resulta en una significativa reducción del nivel de ruido. Sin embargo se ha informado que producen un aumento en el desgaste de medios de molienda comparados con los revestimientos Ni-duro. Los revestimientos de goma también pueden tener dificultades en procesos que requieren temperaturas mayores que 80ºC.




2012.

Factores que Afectan la Eficiencia de Molienda

Varios factores afectan la eficiencia del molino de bolas. La densidad de la pulpa de alimentación debería ser lo más alta posible, pero garantizado un flujo fácil a través del molino. Es esencial que las bolas estén cubiertas con una capa de mena; una pulpa demasiado diluida aumenta el contacto metal-metal, aumentando el consumo de acero y disminuyendo la eficiencia. El rango de operación normal de los molinos de bolas es entre 65 a 80% de sólidos en peso, dependiendo de la mena. La viscosidad de la pulpa aumenta con la fineza de las partículas, por lo tanto, los circuitos de molienda fina pueden necesitar densidad de pulpa menor.

La eficiencia de la molienda depende del área superficial del medio de molienda. Luego las bolas deberían ser lo más pequeñas posible y la carga debería ser distribuida de modo tal que las bolas más grandes sean justo lo suficientemente pesadas para moler la partícula más grande y más dura de la alimentación. Una carga balanceada consistirá de un amplio rango de tamaños de bolas y las bolas nuevas agregadas al molino generalmente son del tamaño más grande requerido. Las bolas muy pequeñas dejan el molino junto con la mena molida y pueden separarse haciendo pasar la descarga por harneros.

Volumen de Llenado del Molino

El volumen o nivel de la carga de bolas está relacionado con la dureza del producto y tonelaje de alimentación que puede tratar el molino para un mismo grado de molienda. Por ejemplo, un aumento del tonelaje a tratar involucra un menor tiempo de residencia, lo que se compensa con una mayor carga de bolas, a fin de aumentar la




2012.

probabilidad de contacto entre bolas y mineral. Lo mismo sucede frente a un mineral que presenta una mayor dureza.

La carga de bolas de expresa usualmente como un porcentaje del volumen del molino que es ocupado por las bolas. El cálculo de la fracción o nivel de llenado para un molino en forma cilíndrica puede hacerse una vez que se conoce la altura desde la superficie de la carga hasta el tope del molino.

El siguiente cuadro muestra el tipo de alimento (fibrosos o pulpas y alimentos particulados secos) en el que se emplean diferentes maquinarias y el tamaño de partículas obtenido con cada uno.

Partes de una picadora estándar.

* Carcasa: de acero inoxidable.

* Tolva de alimentación: donde se deposita la materia prima, de acero inoxidable, con paredes inclinadas y de capacidad variable.

* Tornillo de alimentación: situado en el fondo de la tolva, dirige la materia prima a las cuchillas de picado.

* Sistema de picado: está compuesto de discos perforados y cuchillas de 3 aspas cada una que presentan una perforación en el centro para encajar en el eje de transmisión del movimiento. Las cuchillas que giran ejercen una acción de picado y corte contra los discos produciendo también el avance del material de picado hacia el disco siguiente. Los discos son placas circulares con perforaciones de diversos diámetros dependiendo de lo fino del picado. En el dispositivo se coloca primero un disco de sujeción y luego una cuchilla. A continuación viene un primer disco perforado con perforaciones de diámetro mayor que el siguiente y el último disco. Entre ambos va otra cuchilla picadora. Al final del sistema hay un disco o cabeza de cierre que sirve para tensar todo el dispositivo de picado.

* Motor y dispositivo de transmisión de movimiento: el tornillo de alimentación empuja al producto hacia los discos y cuchillas que los cortan y por efecto de autoalimentación las propias cuchillas empujan al producto hacia delante llegando a salir por el último disco perforado.

Las cuchillas se someten a un tratamiento anticorrosivo. Es frecuente el calentamiento de la materia debido a filos de cuchillas en malas condiciones o aun escaso empuje hacia delante de la materia por un mal ajuste del dispositivo de picado.

Características que regulan la selección de los aparatos.




2012.

Caracterización de las partículas sólidas

Para caracterizar partículas sólidas se debe hacer énfasis en algunas propiedades que pertenecen a la partícula individual y sobre las cuales se centra el estudio del comportamiento de partículas sólidas en la reducción de tamaño. Entre ellas se tienen el volumen, área superficial, masa, densidad, tamaño y forma de la partícula siendo estas últimas tres las de mayor importancia.

DENSIDAD: las partículas de sólidos homogéneos tienen la misma densidad que el material de origen, mientras que cuando son sólidos heterogéneos, al romperse, presentan diferentes densidades entre sí y con el sólido de origen.

FORMA DE LAS PARTÍCULAS: la forma de las partículas irregulares se define en función de un factor de forma ( , esfericidad) el cual es independiente del tamaλ θ ño de la partícula. Si se define Dp como "diámetro de la partícula" que es la longitud de la dimensión de definición, el factor de forma está relacionado con éste valor. El diámetro de la partícula se usa para formular la ecuación genérica del volumen de la Partícula y de la superficie de la partícula. Se trabaja con una partícula en forma de cubo y luego se generaliza llegando a:

El volumen de la partícula (Vp) es: Vp = a Dp3 (I)

Y la superficie de la partícula (Sp) es: Sp = 6bDp2 (II)

Con a y b como constantes que definen la forma de la partícula.

Con la relación volumen-superficie de la partícula, queda:

Este factor de forma indica cuan cerca está la forma de la partícula en estudio de las λpartículas de formas regulares como la esfera, el cubo y el cilindro cuya altura es igual al diámetro con =1.λ A continuación se muestra una tabla contentiva de algunos factores de forma de las partículas.




2012.

Tabla N°1. Factor de forma

Material Factor de Forma, λ

Material Factor de Forma, λ

Esferas, cubos, cilindros (L=Dp)

1.0 Arena de Cantos vivos

1.5

Arena de cantos lisos

1.2 Vidrio Triturado

1.5

Polvo de Carbón

1.4 Escamas de Mica

3.6

FUENTE: Perry, J.H. "Chemical Engineers Handbook"

TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS: si las partículas tienen la misma dimensión el tamaño lo específica cualquier lado de la misma. En el caso de que sean partículas irregulares, es decir, tengan una dimensión más grande que otra, su tamaño se determina tomando en cuenta la "segunda dimensión" principal más grande.

Igualmente, se puede utilizar el llamado "Diámetro promedio equivalente" (D.p.e), que se define como, el diámetro de una esfera que tiene la misma relación volumen-superficie de la partícula real; estos es:

Al igual que la forma lo que busca la ecuación es la semejanza que tiene la partícula con una de forma regular a la que si se le puede medir el diámetro directamente.




2012.

TAMAÑO MEDIO DE LAS PARTÍCULAS: una de las formas de definir el tamaño de la

partícula es a través del diámetro medio volumen-superficie denotado por: y su ecuación es:

Con AW: área específica de las partículas; p: densidad

1. Dureza y abrasividad:

Los productos más duros son más difíciles de triturar, se necesita más energía y los tiempos de residencia en la “zona de acción” son mayores. Esto puede hacer necesario:

Un molino de mayor capacidad para una producción determinada o una producción más pequeña para un molino determinado.

Además las sustancias duras suelen ser abrasivas, produciendo un desgaste de las superficies de trabajo. Estas superficies deben ser de materiales duros y resistentes al desgaste (acero de manganeso) y poder reemplazarse con facilidad. Para reducir el desgaste los molinos se mueven relativamente despacio.

2. Estructura mecánica:

Nos indica la clase de fuerza que efectuara la trituración. En los productos frágiles la fractura tendrá lugar a lo largo de las líneas de debilidad sometida al esfuerzo. Cuanto mayor es la partícula más planos débiles tendrá y más fácil su rotura, se utilizara la trituración con fuerza de compresión.

Con pocos planos de unión o líneas de debilidad será necesario nuevos puntos de partida de grietas para lo que empleamos F de impacto y cizalla. Lo que ocurre en partículas de pequeño tamaño. Los productos de estructura fibrosa es necesario desgarrarlos o cortarlos.

3. Humedad:

Un exceso de humedad en un alimento seco puede provocar la aglomeración de las partículas y bloquear el molino afectando a la producción y eficacia. Pero también la formación de polvo en la molienda en seco causa problemas como las enfermedades




2012.

respiratorias peligrosas por inhalación y que muchos productos finamente divididos son inflamables. Para reducir la formación de polvo se usan aspersores de agua en los casos posibles.

4. Sensibilidad a la temperatura de las materias primas:

En la zona de acción de un molino el calor proviene de dos fuentes:

* De la fricción entre partículas.

* De la energía de deformación absorbida por las partículas que se desprenden en forma de calor cuando cesa de actuar el esfuerzo aplicado sin que tenga lugar la fractura.

Una elevación considerable puede producir la degradación de los alimentos. Si el calor produce una carga suntuosa se obstruye el molino. Por eso es necesario conocer la temperatura de ablandamiento y recurrir a dispositivos de refrigeración (camisas) si es necesario.

Tabla 2. Maquinaria utilizada para la Reducción de Tamaño.




2012.

Maquina Tipo de Producto Tamaño de Partícula

1 2 3 4 5 a b c d

Rebanadoras X x x x

Formadoras de Cubos

X x x x

Ralladoras x x x x

Cortadoras de Taza

X x x x x

Preaplastadora x x x x

Molino de Martillo

x x x x x x

Molino de Impacto Fino

x x x x x

Molino clasificador

x x x

Molino de Chorro de Aire

x x x x

Molino de Bola x x

Molino de Disco x x x

Molino de Rodillo

x x x x x

Formadores de Pulpa

x x x

Fuente: Fellows, Peter (2000). Tecnología del Procesamiento de los Alimentos. Pág. 78.

Leyenda: 1: blando, quebradizo, cristalino; 2: duro, abrasivo; 3: elástico, resistente, cortable; 4: fibroso; 5: termolábil, graso.

a: grumos granujientos; b: particular groseras; c: semifinos a finos; d: finos a ultra finos.




2012.

TIPOS DE MOLIENDA.

Molienda seca.

Molienda húmeda.

MOLIENDA SECA DE MAÍZ

Se va a obtener sémolas y productos de molienda con diferentes granulometrías.

Tienen un mercado bien definido, puede ser para producción de cerveza que es una polenta con una determinada especificación y que no debe tener grasa para que no le genere sabores rancios a la cerveza.

Sémolas para extrusión que tienen otra especificación se acepta un 1 % de grasa. El problema de extrusión es la granulometría, los extrusores son muy sensibles al cambio de partícula. Dentro de los diferentes tipos de sémolas esta la polenta común que puede ser fina, instantánea, pre cocida, común, también podemos obtener maíz pisado que en nuestra alimentación se destina al locro o mazamorra. La sémola desgerminada, pelada y gruesa se denomina grits también se usa para la producción de láminas u hojuelas llamadas. Corn flakes.

PROCESO

Luego del acopio, se inicia del ETAPA DE LIMPIEZA igual que para trigo, se sacan productos extraños con zaranda, aspiración, mesa densimetría y finalmente imanes magneto - permanentes (si se corta la luz).

Una vez limpio el maíz en el silo lo ACONDICIONO, lo usual es hacerlo en 2 etapas.

1º acondicionamiento interno (endospermo) del orden del 15% H de ahí se lo saca con un tornillo transportador elevándolo con una noria al

2º acondicionamiento externo (pericarpio + germen) a 20% H. Este acondicionamiento se realiza con agua caliente o se inyecta vapor.

El tiempo de reposo dependerá del tipo de producto a elaborar.

Por ejemplo si se hace un producto cervecero de muy baja grasa hay que degerminar muy bien, por lo tanto el acondicionamiento será muy riguroso, ajustando la humedad




2012.

a 16-17% H y se lo deja descansar bastante tiempo para que el agua llegue bien al germen y penetre.

En cambio si se quiere hacer hojuelas para corn flakes el acondicionamiento es diferente, no puede trabajar con humedades altas porque la especificación de los productos exige 12 - 13% H.

Luego del acondicionamiento se lo lleva a una máquina de rotura que es una DEGERMINADORA, que tiene un rotor con sectores cónicos, enfrentados a estos tienen un sector estático de conos, son placas de alta resistencia a la abrasión, el maíz que entra por arriba es obligado a recorrer, el espacio que hay entre ambas piezas. Se logra una buena rotura pero no lo reduce a polvo simplemente lo parte. Además la degerminadora cuenta con cribas perforadas por donde saldrá la cascara, la mayor parte del germen y algo de endospermo, que se ha partido y pasa por ese tamaño. La degerminadora hace un partido del grano, basándose en el acondicionamiento previo, se tendrá cernido finos gruesos (cola) son trozos de maíz partido.

LA DEGERMINADORA ES EL CORAZÓN DE LA FÁBRICA.

Los finos que salen de la degerminadora que son germen + pericarpio con 20% H se lo envía a un secadero neumático, que consta de una tolva el producto entra por un caño y arriba hay un ciclón y un ventilador que chupa, por lo tanto entra en contacto con el aire y se va secando a medida que lo transporto hacia arriba, se le hacen 2 o 3 pasadas sucesivas sale aproximadamente con un 13% H.

Como tiene gran cantidad de germen entero y roto más semolitas se lo pasa por un tamiz de tipo centrifuga (rotatorio) TURBO TAMIZ ya que el germen tiene mucha grasa y ningún tamiz de malla lo va a cernir porque se bloquea. de este turbo tamiz obtengo un fino , que es la materia prima para la industria aceitera harina de germen 14-18% grasa y gruesos que son trozos de endospermo , con algo de germen y pericarpio, a estos gruesos le hago una ASPIRACION para sacar cascarillas de pericarpio, y lo envío al plansfiter ( endospermo + germen) , donde envié los gruesos de la degerminadora .

Los gruesos salen con un 15% H los envío a un PLANSIFTER, de este plansfiter obtengo gruesos que se los aspira y van a la tarara para luego ser sometidos a una reducción de tamaño, cernido, aspiración y clasificación de sémolas. También de la tarara obtengo un desecho que es pericarpio.

Con los finos de ese plansfiter pasan por una tarara, obteniendo desecho y finos.

Los finos los envío a una mesa densimetría (separación) de la que se obtienen 3 productos:




2012.

- producto liviano germen.

* Producto pesado que va a molienda endospermo

* Producto intermedio que si tiene germen con endospermo pegado va a molienda, y si no hay germen, sé lo clasifica por granulometría para obtener distintas sémolas.

DIFERENCIAS ENTRE EL PROCESAMIENTO DE TRIGO Y MAIZ

Principalmente es el degerminado.

El maíz para separar el germen se necesita de la mesa densimetría porque es muy grande.

En trigo se hace con tamiz.

En trigo se ejecuta 2- 4 bancos de molienda o sea 4 o 8 pasadas de molinería.

En maíz se hacen 20 pasadas en un molino común.

Maíz no hay molino lisos son todos estriados con velocidades diferenciales, si se quiere hacer harina de maíz es muy difícil por la dureza del grano menos de 270 micrones no se puede obtener por más potencia que se le dé a los bancos es muy difícil molerlo, por eso la harina de maíz es la que sale sola como consecuencia del endospermo harinoso.

MOLIENDA HÚMEDA DE MAÍZ

De la molienda húmeda de maíz se obtiene aceite de maíz, gluten feed, gluten meal, almidón; fructosa, glucosa, dextrosa y otros productos edulcorantes.

El producto principal que se obtiene de la molienda húmeda es el ALMIDON DE MAIZ, libre de proteínas, para ello al grano se le hace un tratamiento previo (quimico) llamado maceración que apunta a disgregar (desnaturalizar) las proteínas que forman la matriz proteica que mantienen encerrado al grano de almidón.

¿Para qué se hace la maceración?

¿Cómo es el proceso de maceración?

Proceso de Maceración: en el interior del recipiente silo, se realizara la maceración, es un proceso en contracorriente, ya que el maíz baja y la solución sube, el maíz demora de 2 a 3 días en llegar al fondo, obteniéndose el producto acondicionado.

El ácido sulfuroso (sol) H2SO3 asciende, dentro del silo y se va absorbiendo en los tejidos del grano, esto hace que la concentración vaya disminuyendo llegando a ser




2012.

menor de 0.001% en la superficie del silo de modo que en esta zona no tiene poder inhibidor.

Esta es la razón por la cual se dan las condiciones favorables para el desarrollo de bacterias lácticas por la presencia del azúcar en el cereal y una acidez residual en el agua. Las mismas bacterias comienzan a generar ácido láctico que alcanza concentraciones por arriba del 15%.

A medida que los granos van descendiendo se encuentran con un aumento progresivo de concentración de ácido sulfuroso, que ejerce su efecto inhibidor y mata a las bacterias, al mismo tiempo ejerce una acción química sobre las proteinas desnaturalizándolas. El grano adquiere un hinchamiento notable ya que ingresa con un 14- 15 % H y sale con 45 - 48% H, se trabaja a 48ºC, porque las bacterias lácticas son termófilas. Esta maceración se realiza en una instalación de seis recipientes, construidos de hormigón (por el ácido láctico) y pintados con pintura epoxi. El circuito de los 6 recipientes se hace mediante válvulas.

Con este proceso de maceración se destruye- desnaturaliza- disgrega la estructura terciaria y cuaternaria, de esta forma pierde vinculación con el almidón. El grano se encuentra entero, pero hinchado

Los sistemas continuos trabajan inyectando agua desde abajo que lo toma del rebalse del silo anterior de modo que toda la masa tenga un flujo grande de agua y el maíz quede suspendido

Acido sulfuroso: es un blanqueador además es un conservante, inhibe el desarrollo de bacterias, hongos, y levaduras.

Conclusión: se coloca el maíz en un recipiente silo durante 48-72 horas + agua+ 2 sustancias químicas ácido láctico y anhídrido sulfuroso, que es un gas. Cuando el anhídrido sulfuroso se pone en contacto con el agua se forma el ácido sulfuroso diluido, que posee una fuerza ácida importante a nivel protón.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO.

Luego de la maceración el grano sale del silo y se pasa por una criba que separa el agua del maíz cuya humedad es aproximadamente 48% H. Tenemos que separar los componentes que constituyen el grano, la cascara es la primero que se separa, para que quede disponible el endospermo rico en almidón, proteína y germen. Para ello, se lleva a una MOLIENDA GRUESA O SUAVE, utilizando un molino de discos de acero inoxidable, que tiene tetones, el objetivo es romper el grano en partes separando el endospermo del germen. , En esta molienda se puede agregar agua para eliminar sulfito si quedo.




2012.

Luego de esta molienda obtengo un líquido denso con el germen flotando, a esta masa obtenida, la bombeo con agua a una serie de hidrociclones, para separar el primero de los constituyentes que me interés que es el germen, el cual es grande que se encuentra flotando.

En esta serie de hidrociclones la fracción con germen va hacia arriba y la que no tiene va hacia abajo, normalmente, no se logra una separación 100%, por eso a la fracción de abajo del 1º hidrociclón, se lo lleva a un 2º hidrociclón que se obtienen 2 corrientes.

Si la corriente de arriba aún tiene germen, sé la reinyecta al 1º hidrociclón y la fracción que sale de abajo es sometida a molienda para separar el germen que quedo adherido al endospermo y algo que pueda haber de cascara.

La masa obtenida que sale de la molienda se la bombea con agua a otro sistema de hidrociclones, de esta forma se van juntando todas las fracciones que van hacia arriba (germen) y se las envía a un sistema de cribas de barras, estas tiene forma triangular, tienen una distancia bien definida entre una y otra.

El proceso de separación del germen del líquido que está llevando lo fino (almidón, proteína) se realiza en o 3 etapas y en contracorriente, es decir, a la última criba se le agrega agua limpia, que se va reinyectando mediante bombas.

Obtengo de estas cribas de barras un germen lavado, al cual se lo prensa para sacarle el agua, se lo seca.

Ya seco se envía a extracción obteniéndose por un lado el aceite y por el otro el germeal (torta) que se la puede peletizar.

De la fracción que no es germen del 2º hidrociclón podemos sacar maíz hinchado porque recordemos que la 1º molienda fue suave, también tendremos cascara casi entera, así que por esta razón se envía a una molienda fina fuerte, utilizando un molino con ranuras a ambos lados del disco, o puede ser a un molino con fuerza de impacto, cualquiera de ellos tiene poca cizalla.

De esta molienda fina fuerte, se saca una pasta de proteínas, cascara y almidón que se pasa por una serie de cribas que trabajan a contracorriente de las cuales vamos a sacar por un lado fibra y por otra suspensión acuosa de proteína y almidón. Como la fibra es densa y pesada se la saca fácilmente con zarandas estáticas.

Por otro lado como dijimos tenemos una suspensión acuosa de proteína densidad 1.06 y almidón densidad 1.60, la cual lo debo separar, como sus densidades son diferentes recurro a una centrifugación. Preferentemente utilizo un decanter o una centrifuga de discos con boquilla autodeslodante.




2012.

Todo esto se hace a una temperatura no menor de 60ºC para que el almidón no empiece a gelificar.

De esta centrifuga decanter voy a sacar por abajo la fase pesada almidón a la cual se le hace un lavado y se lo bombea a otro decanter obteniendo un almidón puro que se lleva a secado.

La base liviana del 1º decanter es una solución de proteínas que se lleva a evaporación para obtener un producto concentrado llamado gluten feed, conocido comercialmente como huevina.

La fase liviana del 2º decanter, se pude reinyectar al tanque de maceración y el agua que sale de la primer criba, que recibe los productos solubles de maceración, más los que vienen del proceso, también se puede reinyectar al evaporador para la obtención del concentrado gluten feed.

PRODUCTOS Y DERIVADOS DE LA MOLIENDA HÚMEDA DE MAÍZ

GLUTEN FEED:

También llamado Pienso de Gluten es un producto derivado de la molienda húmeda del grano de maíz, Su presentación húmeda posee color amarillento claro, con sabor dulzón a cereales tostados y ligero olor a maíz fermentado

Es relativamente alto en proteína (20 a 25%) moderadamente alto en fibra (12 a 16% de FDA = Fibra Detergente Acido.)

Gluten feed (Proteína Bruta: 23%), parte remanente del grano de maíz entero que queda luego de haber sido extraídos la mayor parte del almidón, del gluten y del germen durante el proceso de molienda húmeda, pudiendo o no contener extractivos de la fermentación y harina de germen de maíz.

Características del almidón del gluten feed. No todos los almidones son iguales y se comportan de forma diferente afectando la digestión y la producción animal. Una parte del almidón de los cereales y sus subproductos (grano de maíz y gluten feed) una vez ingerido por el animal, se solubiliza en un muy corto tiempo (almidón soluble), otra fracción del almidón es atacada por las enzimas de las bacterias del rumen y así digerida o degradada (almidón degradable en rumen) en un tiempo variable (aproximadamente 12 hs. Para Grano Maíz y 6 horas para GFM), por último hay una tercera fracción que pasa al intestino delgado sin sufrir modificaciones en el rumen y que se denomina fracción no degradable en rumen o almidón bypass.

El gluten feed no solo se utiliza para alimentación animal sino también para darle color al pan dulce comercialmente llamado huevina.




2012.

Harina de gluten o gluten meal (PB: 40 al 60%) que es utilizada en algunos balanceados para mascotas ya que su alto costo imposibilita su uso en nutrición de rumiantes.

GERMEAL: es el germen separado del pericarpio, básicamente constituye la torta o masa que queda luego de la extracción de aceite.

ALMIDON: Es un polisacárido de glucosa, insoluble en agua fría, pero aumentando la temperatura experimenta un ligero hinchamiento de sus granos. El almidón está constituido por dos tipos de cadena:

• Amilosa: polímero de cadena lineal.

• Amilopectina polímero de cadena ramificada.

Junto con el almidón, vamos a encontrar unas enzimas que van a degradar un 10% del almidón hasta azúcares simples, son la alfa y la beta amilasa. Estas enzimas van a degradar el almidón hasta dextrina, maltosa y glucosa que servirá de alimento a las levaduras durante la fermentación.

El almidón es insoluble en agua fría; pero es capaz de retener agua. El agua se adhiere a la superficie de los gránulos de almidón, algo se introduce por las grietas y lleva el gránulo a su hinchamiento (hinchamiento de poros). El hinchamiento se acelera por calentamiento. El almidón sano retiene en las pastas y masas aproximadamente un tercio de su propio peso en agua.

Almidón, es el elemento principal que se encuentra en todos los cereales. Es un glúcido que al transformar la levadura en gas carbónico permite la fermentación. El almidón se usa como adhesivo, para ligar proteínas y como materia prima para hacer jarabes. DEXTRINAS: se representa por los gr. de azúcar reductora / 100 gr. de almidón, son productos de degradación del almidón, cuyo valor de DE esta entre 1 y 300

JARABES: son productos de degradación del almidón, que as u vez puede ser de distintas conversiones, alta 48 en adelante; media entre 40 y 48; baja entre 30 y 40. Las más importes son:

JARABE DE GLUCOSA: se lo obtiene de una lechada de almidón de 35% - 40% sólidos (20ºBe) a la lechada se la somete a un proceso de hidrólisis (rompe enlaces 1.4 y 1.6) por el método Ac- Enz o Enz- Enz. Hidrólisis ácida a pH 2 neutralizo con hidróxido de sodio y lo separo centrifugando se hace un ajuste de pH para que la enzima actúe eficazmente (alfa o beta amilasa o glucoamilasa, se produce la sacarificación debido al ataque de la enzima, la dextrina se transforman en azucares propiamente dicho, luego inactivo la enzima con calor, luego decoloración y filtración, a la solución obtenida se la concentra y se obtiene el jarabe de glucosa que se usa en flanes (gelifica) y mermeladas




2012.

JARABE DE ALTA FRUCTOSA: De la evaporación... + conversión enzimática (enzima glucosa isomerasa) + refinado jarabe de maíz de alta fructosa 42%. La fructosa es más dulce

Si la el jarabe de maíz de alta fructosa 42% le hago un intercambio iónico (mediante cromatografía de afinidad se obtiene jarabes de aprox. 90% de fructosa) obtengo jarabe de maíz de alta fructosa 55%.

El jarabe de maíz de alta fructosa55% se obtiene por mezcla adecuada del 42% + 90% de concentración.

Hinchamiento libre del almidón: se separan, se rompe el grano proteína + almidón se obtienen diferentes características rompe los enlaces puente de hidrogeno se forma enlaces puentes agua, la cruz de malta desaparece.

Gelatinización: pierde su fuerza intragranular estructura interna, se rompe enlaces 1.4 y 1.6- almidón cocido.

Deshidratación:

Consiste en la eliminación del agua e un alimento en forma de vapor mientras este está siendo calentado. Se define como aquella operación unitaria mediante la cual se elimina la mayor parte del agua de los alimentos, por evaporación, aplicando calor.

El objetivo principal de la deshidratación consiste en prolongar la vida útil de los alimentos por reducción de su actividad de agua.

La deshidratación reduce también su peso y volumen, lo que reduce los gastos de transporte y almacenamiento. En algunos casos sirve también para poner alcance del consumidor una mayor variedad de alimentos de más cómoda utilización. La deshidratación altera en cierto grado, tanto las características organolépticas, como el valor nutritivo de los alimentos.

Deshidratación por Aire Caliente:

La capacidad del aire para eliminar el agua de un alimento depende de su temperatura y del agua que contiene, que se expresa como (humead absoluta), (HA) en kg; humedad relativa (HR) en porcentaje, que representan la relación existente entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la presión de vapor de saturación a la misma temperatura multiplicado por cien.

Mecanismo de la Deshidratación:

Cuando el aire caliente entra en contacto con un alimento húmedo, su superficie se calienta y el calor transmitido se utiliza como calor latente de evaporación, con lo que




2012.

el agua que contiene pasa a estado de vapor. El agua escapa de la superficie de los alimentos por los siguientes mecanismos:

1. Por capilaridad.

2. Por difusión, provocada por las diferencias en las concentraciones de solutos entre las distintas partes del alimento.

3. Por difusión del agua, absorbida en diversas capas sobre las superficie de los componentes sólido del alimento.

4. Por difusión gaseosa provocada por el gradiente de vapor existente en el interior del alimento.

Deshidratadores de Aire Caliente:

Son unas instalaciones cilíndricas o rectangulares en las que el producto descansa sobre una malla. En ellas el alimento es atravesado por un flujo de aire caliente a una velocidad relativamente baja. Estas instalaciones posen una gran capacidad de deshidratación y son baratas de adquisición y de funcionamiento.

Efectos Sobre los alimentos:

Textura:

La principal causa de alteración de la calidad de los alimentos deshidratados por estos sistemas reside en las modificaciones que estos provocan en su textura. En los alimentos adecuadamente encalados las pérdidas de texturas están provocadas por la gelatinización del almidón, la cristalización de la celulosa y por tensiones internas provocadas por variaciones localizadas en el contenido en agua durante la deshidratación.

Bouquet y Aroma:

El calor no solo provoca el paso el agua a vapor durante la deshidratación, sino también la pérdida de algunos componentes volátiles del alimento. La intensidad con la que esta pérdida se produce depende de las temperaturas y de las concentraciones de sólidos en el alimento, así como en la presión de vapor de las sustancias volátiles y su solubilidad en el vapor de agua.

Color:

La deshidratación cambia las características de la superficie de los alimentos y por tanto su color y reflectancia. Los cambios químicos experimentados por los pigmentos derivados, el caroteno y la clorofila, están producidos por el calor y la oxidación que tienen lugar durante la deshidratación. Por lo general, cuanto más de largo es el




2012.

proceso de deshidratación y más elevada la temperatura, mayores son las pérdidas de estos pigmentos.

Valor Nutritivo:

Las pérdidas de valor nutritivo que se producen durante la preparación de frutas y verduras son generalmente mayores que las que ocasiona el propio proceso de deshidratación.

Resumen del Proceso de Fabricación de Azúcar de Caña Crudo:

1.-) Extracción del Jugo:

La extracción del jugo moliendo la caña entre pesados rodillos o mazas constituye la primera etapa del procesamiento de del azúcar crudo. Primero, la caña se prepara para la molienda mediante cuchillas giratorias que cortan los tallos en pedazos pequeños, mediante molinos de martillo que desmenuzan pero no extraen el jugo, o bien, en forma más general, por una combinación de dos o tres de dichos métodos.

En las prácticas de molienda, más eficientes, más del 95% del azúcar contenido en la caña pasa a guarapo; este porcentaje se conoce como la extracción de sacarosa (por dela extracción, o más sencillamente, la extracción).

2.-) Purificación del Guarapo: Clarificación:

el jugo de color verde oscuro procedente de los trapiches es ácido y turbio. El procesa de clarificación (o defecación), diseñado para remover las impurezas tanto solubles como insolubles, emplea en forma general, cal y calor agentes clarificante. La lechada de cal, alrededor de 16 (0,5 kg) (CaO) por tonelada de caña, neutraliza la acidez natural del guarapo, formando sales insolubles de calcio. El jugo clarificado transparente y de un color parduzco pasa a los evaporadores sin tratamiento adicional.

3.-) Evaporación:

el jugo clarificado, que tiene más o menos la misma composición que el jugo crudo extraído, excepto las impurezas precipitadas por el tratamiento con cal, contiene aproximadamente un 85 % de agua. Dos terceras partes de esta agua se evapora en evaporadores de vacío de múltiple efecto, los cuales consisten en un necerión (generalmente cuatro) de celdas de ebullición al vacío.

4.-) Clarificación del Jugo Crudo:

El proceso es similar a la fosfatación del refundido en unas refinerías de azúcar. En este caso, se añaden al jarabe o meladura cal y ácido fosfórico, luego se airea junto con la adición de un polímero floculante.




2012.

5.-) Cristalización:

La cristalización tiene lugar en tachas al vacío de simple efecto, donde el jarabe se evapora hasta quedar saturado de azúcar. En este momento se añaden semillas a fin de que sirvan de medio para los cristales de azúcar, y se va añadiendo más jarabe según se evapora el agua. El crecimiento de los cristales continúa hasta que se llena el tacho.

La templa (el contenido del tacho) se descarga luego por medio de una válvula de pie a un mezclador o cristalizador.

7.-) Centrifugación o Purga; Reebullicion de las Mieles:

l amasa cocida proveniente del mezclador o del cristalizador se lleva a maquinas giratorias llamadas centrifugador.

El tambor cilíndrico suspendido de un eje tiene paredes laterales perforadas, forradas en el interior con tela metálica, entre éstas y las paredes hay láminas metálicas que contienen de 400 a 600 perforaciones por pulgada cuadrada. El tambor gira a velocidades que oscilan entre 1000 1800 rpm. El revestimiento perforado retiene los cristales de azúcar que puede lavar con agua si se desea. El licor madre, la miel, pasa a través del revestimiento debido a la fuerza centrífuga ejercida (de 500 hasta 1800 veces la fuerza de la gravedad), y después que el azúcar es purgado se corta, dejando la centrífuga lista para recibir otra carga de masa cosida. Las máquinas modernas son exclusivamente del tipo de alta velocidad (o de una alta fuerza de gravedad) provistas de control automático para todo ciclo. Los azúcares de un grado pueden purgarse utilizando centrífugas continuas.

8.-) Historia de la Maquinaria, el Equipo y los Procesos:

los fabricantes y refinadores de azúcar tienen razón de sentirse orgullosos de su historia como pioneros de la industria química y del procesamiento de alimentos. La mayor parte de los equipos básico se desarrolló específicamente para la producción azucarera y más tarde se adaptó para usos generales. El azúcar fue la primera industria alimenticia en emplear química, y de adelantó por muchos años a las modernas ideas de control técnico y químico tan corrientes ahora en las grandes fábricas.

9,-) Máquinas y Equipos:

Los primeros tipos de molinos de caña empleaban rodillos verticales de madera molida por animales, fuerza hidráulica, o motores de viento. Se le atribuye a Sematon haber




2012.

sido el primero en disponer tres rodillos horizontales en la forma triangular actual, y algunos prestigiosos autores afirman que fue el quien ideó el primer molino de este tipo, movido por vapor en Jamaica.

10.-) Capacidad del Equipo:

Debido al hecho de que son muchos los factores que influyen en la selección del equipo adecuado en el ingenio azucarero, las cifras promedios podrían conducir a conclusiones erróneas. Las condiciones locales, las características y riqueza del contenido de la caña, el tipo de proceso, la calidad deseada de la producción y muchas otras consideraciones, afectan el tamaño y capacidad de máquinas y equipos en las diferentes estaciones de la fábrica.

11.-) Nuevos Procesos para la Operación en Pequeña Escala:

El proceso más reciente en el separador TILBY, la caña se corta longitudinalmente en dos mitades, cada mitad pasa por su propio separador de manera que la médula es removida del interior de la corteza luego dicha corteza se raspa todavía más para remover la capa exterior de revestimiento de cera. Las capas de denominan por lo general Compith para la porción de la médula, Comsind para la capa fibrosa y Dermax para la cubierta de cera.

Hogelsug propone un proceso para 20 a 300 t de caña por día. El jugo se clarifica mediante cal y fosfato, la espuma o nata se elimina por flotación y el jugo se evapora en tres etapas (primero, utilizando un evaporador vertical tipo calandra de tubos cortar hasta 35º Brix; luego, mediante un evaporador abierto, utilizando las gases de la combustiona una temperatura de 800 1C hasta 80 º Brix; y finalmente por medio de un evaporador de partículas delgada hasta de 95 º Brix, antes de ser enfriado en un cristalizador de aire frío y vertido en moldes. Para obtener azúcar de consumo directo, se conduce el jugo, después de la primera evaporación, al proceso de carbonatación utilizando gas de la combustión a 300 º C, y se filtra antes de las dos etapas siguientes de evaporación. La masa cocida se puede centrifugar para obtener un producto cristalino.

Algunas Definiciones Generales de la Caña de Azúcar:




2012.

Caña: es la materia prima normalmente suministrada a la fábrica y que comprende la caña propiamente dicha, la paja, el agua y otras materias extrañas,

Paja: es la materia seca, insoluble en agua, de la caña

Jugo Absoluto: son todas las materias disueltas en la caña, más el agua total de la caña.

Bagazo: es el residuo después de la extracción del jugo de la caña por cualquier medio, molino o presa.

Jugo Residual: es la fracción de jugo que no ha podido ser extraída y que queda en el bagazo.

Brix: el Brix de una solución es la concentración (expresada en g de concentrado en 100 g de solución) de una solución de sacarosa pura en agua.

Pol: es la concentración expresada en g de solución en 100 g de solución. De una solución de sacarosa pura en agua.

Almacenamiento a Granel del Azúcar Refinado:

Es regla general, almacenar el azúcar terminado en grandes depósitos o silos. Los depósitos o silos no solo permiten que se empaquen únicamente durante el día, también dan por resultados altos ahorros, ya que el empacado se puede efectuar en respuesta a los seguimientos de las empaques de jugo de empacar el azúcar conforme se produce y almacena el producto empaquetado.

Envases:

Casi todo el azúcar refinado se empaca hoy en día en bolsas de papel o cajas de cartón .las bolsas de papel del tipo de paredes múltiples incluyen bolsas individuales de 100,50 y 25lb; bolsas de 2,5 y 10 lb y bolsas plásticas de 1,2 y 5 lb para los azúcares blandos y en polvo 3 empacados en contenedores de cartón.

CONCLUSIONES

← La reducción de tamaño se lleva a cabo aplicando fuerzas de compresión y cizalla que hacen que finalmente la sustancia se fracture, desprendiendo en forma de calor la mayor parte de la energía aplicada.

← La ecuación general que da la potencia necesaria para la reducción de tamaño es:




2012.

DE=dL=KLn

← La maquinaria para la reducción de tamaño opera en general por trituración compresa o bien por molienda que combina fuerzas de cizalla e impacto.

Bibliografía.

Earle, R.L. (1988). Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acribia. España 2º Edición

Fellows, P. Tecnología del Procesamiento de los Alimentos.

McCabe, W; Smith J. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Editorial McGraw-Hill. Cuarta Edición.

Pennsylvania Crusher. Hanbook of Crushing. USA. Revisado por internet: 2005




2012.

Retsch. Tamizado para un control de calidad perfecto. Catálogo de productos. WWW.retsch.de. 2005

Singh, Paul. Introducción a la Ingeniería de los Alimentos. Editorial Acribia


http://www.retsch.de/

Doc1

Documents

Transcript of Doc1