Procesos industriales III

Operaciones de Conversión

Operaciones de conversión

• Son todas aquellas operaciones que,independiente del producto final que sedesea obtener , suelen realizarse antes de unproceso especifico.

Molienda, Triturado y Tamizado

•La reducción del tamaño puedefacilitar la extracción de unconstituyente deseado como harinaso jarabe de caña.

•La reducción de tamaño definidopuede ser una necesidad específicade un producto como azúcar,especias y chocolate.

•Por último, la reducción de tamaño,facilita el transporte, secado yextracción.

Molienda:

Se define como la operación de reducir el grano u otrosmateriales a polvo o pequeños fragmentos mediante golpeteo,presión, frotamiento o estrujar por medios mecánicos.

Algunos tipos de Molinos:

Molino de Martillos: Este tipo demolino de impacto o percusión escomún en la industria de losalimentos.

Algunos tipos de Molinos:

Molino de Disco Único: En esteequipo, las materias primas pasan através de una separación estrechaque existe entre un disco estriadoque gira a gran velocidad y laarmadura del molino.

Algunos tipos de Molinos:

Molino de Piedras: Es el molino

más antiguo que se sigue

utilizando, sobre todo en harinas.

Constituido por 2 piedras

circulares ( a veces una fija y

otra rodante).

.

Trituración:

Se define como el desmenuzar, quebrar oseparar en partes pequeñas un material duroo fibroso, sin llegar a la reducción completa dela partícula.

El término trituración (Crushing), se aplica aldesmenuzamiento del material hasta tamañospromedio de 3 mm.

Algunos tipos de Trituradores:

Triturador de Rodillos: En esta máquina2 o más rodillos pesados de acerogiran uno hacia otro.

Las partículas de la materia primasufren una fuerza de compresión quelas tritura.

Algunos tipos de Trituradores:

Triturador de Martillos: Es similar ensu funcionamiento como el Molino deMartillos, sólo que la velocidad de giroes menor u la disposición de los mazoses diferente.

Algunos tipos de Trituradores:

Trituradora de Impacto: Esta máquinarequiere de unas mamparas en lascuales el alimento choca y vuelve a sergolpeteado por una serie de mazos ocangilones por segunda y tercera vez,provocando tensión yresquebrajamiento en la materiaprima.

Se utiliza en semillas, cacao, café, frijolcrudo, pimienta, jengibre, etc.

Tamizado:

Es el proceso de colar una materiaprima pasándolo por una malla conun cierto tamaño de orificios,separándolo o depurándolo por eltamaño de su partícula, por lo quepueden existir diferentes aberturasde malla llamados tamicesclasificación Tyler, que es la máspopular.

Algunos tipos de Tamizadores:

Tamizador Tyler: Es una serie muyutilizada que se basa en un tamiz de200 mallas, teniendo hilos de 2.1mils de diámetro y una apertura detamiz de 2.9 mils.

Algunos tipos de Tamizadores:

Tamizador de Barras o Parrillas: Seutiliza para tamizar partículas > 2.5cm.

Consiste en un grupo de barrasparalelas espaciadas según senecesite y tiene forma de cuña paraevitar la obturación o taponamiento.

Algunos tipos de Tamizadores:

Tamizador Vibratorio: Pueden sersacudidos mecánica oeléctricamente y el movimientoresultante arrastra los productos departida sobre el tamiz.

Por lo general están inclinados con lahorizontal.

Se utilizan para clasificar frutas yverduras cuando se emplean tamicesperforados.

Poseen capas múltiples o varios tiposde tamices.

Algunos tipos de Tamizadores:

Tamizador de Tambor: Son tamicescilíndricos giratorios montados casisiempre horizontalmente.

La superficie de tamizado puede serde malla o placa perforada.

Mezclado y emulsiones

Mezclar se puede definir como unoperación, durante la cual se efectúauna combinación uniforme dos o máscomponentes.

Su objeto es alcanzar una distribuciónuniforme de los componentesmediante un flujo que se genera porprocedimientos mecánicos.

Aplicaciones del mezclado

Fluidos de viscosidad pequeña :

• Manufactura de margarina y grasas

• Dilución

• Manufactura de papillas

• Mezclas liquidas de azucares

• Preparación de salmueras y jarabes

• Reconstitución de productos secos

Pastas y líquidos de elevada viscosidad

• Manufactura de pan, pastas ybizcochos

• Preparación de pastas de carne ypescado

• Manufactura de productos dechocolate

• Batido de productos lácteos y cremasartificiales

• Preparación de quesos fundidos ymezclas de quesos

Aplicaciones del mezclado

Sólidos secos

• Mezcla de granos antes de la molienda

• Mezcla e incorporación de aditivos a laharina

• Preparación de polvos de mostaza

• Mezclas de confitería

• Preparación de sopas secas eincorporación de aditivos a productos secas(por ejemplo, en los alimentos para niños).

Aplicaciones del mezclado

Descarga y manejo de mezclas de sólidos.

El vertido, la agitación y la vibración sonoperaciones que facilitan la separación de losingredientes de cualquier mezcla que desólidos que ofrezcan diferencia de densidad otamaño de partícula.

Aplicaciones del mezclado

Tipos de mezcladoras

Tipo 1: Depósito estacionario que contiene un agitador móvil,o un agitador de aspas o paletas.

Tipo 2: Depósito estacionario que contiene aspas,

cuchillas o tornillos móviles.

Tipos de mezcladoras

Tipo 3: Un depósito móvil con aspas, paletas,

cuchillas, etc., móviles o estacionarias.

Tipos de mezcladoras

FILTRACIÓN

Los tres tipos de mecanismos de filtración son:

• Filtración de lecho profundo

• Filtración con formación de torta (convencional)

• Filtración por membranas

Consiste en la separación de un sólido de un fluido por acción de un medio filtrante y un gradiente de presión.

Filtración de lecho profundo

Los sólidos se depositan dentro del medio filtrante.

Filtración por membranas

Se utilizan membranas especiales de tamaño de poro muy pequeño que operan con flujo paralelo a la membrana, de manera que, no hay un depósito de sólidos sobre la misma, sino una concentración del caldo.

Filtración con formación de torta

Los sólidos se depositan sobre el medio filtrante formando una pasta.

TORTA

MEDIO

SUSPENSION

La filtración con formación de torta es de principal interés en las bioseparacionessólido - líquido (BSL).

Pretratamiento: mejora las propiedades del caldo para facilitar la separación.

Concentración: permite una mejor separación de sólidos, disminuyendo el volumen a manejar y los costos globales.

Separación de sólidos: donde se obtiene la mayor parte del sólido.

Postratamiento: lavado o secado de acuerdo con los requerimientos del proceso.

Pretratamiento de caldos

Térmico: el calentamiento reduce el volumen, la viscosidad y rompe la estructura gelatinosa que dificultan las operaciones posteriores.

Coagulación y floculación: mejora la sedimentación de las partículas pequeñas por el agregado de agentes químicos.

Uso de Ayudas-Filtro: actúan como absorbentes de las partículas coloidales, mejorando el tamaño, incompresibilidad y permeabilidad de los sólidos, facilitando la filtración.

Filtro intermitente a presión

-Filtros prensa de marcos y placas

-Filtros de cámara con elementos filtrantes

Equipos de filtración

Filtros continuos al vacío

CENTRIFUGACIÓN

Separación de sustancias de diferente densidad mediante

movimiento giratorio

Aplicaciones

• Separación de células de caldos biológicos

• Remoción de desechos celulares de caldos de células que han sido sujetas a rompimiento

• Separación de precipitados proteicos

• Recuperación de productos insolubles

Fundamentos

Teoría de sedimentación:

Ley de Stokes

Acción de la Gravedad

Acción de una fuerza centrífuga

Fuerza de aceleración = Fuerza de empuje + Fuerza de arrastre

Equipos

Centrífugas

Sedimentadoras

Filtrantes

Tubular

Cámara múltiple

Tazón sólido

Decantadoras

Discos

Equipos de Filtración-Centrífuga

• Canasta perforada cubierta con un medio filtrante que gira a altas velocidades.

• Los sólidos se depositan sobre el medio filtrante.

• Salida de líquido claro.

Equipos de sedimentación centrífuga

• La suspensión se alimenta a un tazón que se hace girar provocando que los sólidos se colecten sobre una pared y el sobrenadante se recupere por acción de un colector líquido.

• Clarificación.

• Recuperación de sólidos.

• Operación en forma continua o intermitente.

Centrífuga Tubular

• Capaz de separar partículas hasta de 0.1 µm.

• Modelos industriales:

- 15000 rpm

- 12000 G

- entre 500 y 3500 l/h

- 2 a 4 kg sólido por lote

Centrífugas de Cámara Múltiple

• Diámetro de 335 a 615 mm

• Entre 5000 y 8400 rpm

• 5000 y 9000 G

• Capacidad de sólidos entre 2.5 y 60 litros.CALI

Centrífuga de Tazón sólido

• Diámetro de 95-125 cm

• Capacidades volumétricas de 100 a 300 litros

• Menor relación de longitud a diámetro que las tubulares.

Centrífugas Decantadoras o de Tornillo

• Velocidades entre 1600 a 6000 rpm

• Campos centrífugos menores.

• Diámetro de 15 a 140 cm.

• Descarga de sólidos de 30 kg/h hasta 60 ton/h

• Alimentaciones entre 3.8 a 1890 l/min.

Centrífuga de Discos

Clasificación según la forma de descarga de sólidos:

• Retención de sólidos.

• Tazón abierto de descarga intermitente de sólidos.

• Válvula tipo boquilla de descarga intermitente de sólidos.

• Boquilla para la descarga continua de sólidos

Bibliografía

• Austin, G. T., Espinoza Rubio, M. E., Guerra de Monjarás, C., Sánchez Herzberger, J., & Viesca Murie, R. 1988. Manual de procesos químicos en la industria. México: McGraw-Hill.

• Green, D. W., Perry, R. H., & Maloney, J. O. 2001. Perry: manual del ingeniero químico (7 ed.): Unión Tipográfica Editorial Hispano Americana.