REDUCCIN DE TAMAO

DE ALIMENTOS

Ingeniera de Alimentos III M.C. Ma. Luisa Colina Irezabal

El termino reduccin de tamao se aplica a todas las formas en las que

un alimento se puede cortar, romper,

desmenuzar, triturar o descomponer en piezas o partculas mas pequeas

Reduccin de Tamaode Alimentos

SLIDOS LQUIDOSDesintegracin Mecnica

de Slidos: Corte, Molienda, Trituracin y

Pulverizacin

Emulsificacin , Homogenizacin y

Atomizacin

DESINTEGRACIN MECNICA DE SLIDOS

Corte, Molienda, Trituracin, Pulverizacin

Aplicacin de FUERZAS MECNICAS para reducir el tamao de un alimento

REDUCCIN DE TAMAO DE SLIDOS Existen muy diversas razones por las que es conveniente reducir el

tamao de los alimentos slidos en la Industria Alimentaria:

Facilita la extraccin de constituyentes

- Extraccin de jugo o pulpa- Extraccin de azcar, caf- Extraccin de aceites

Aumenta la relacinsuperficie/volumen

del slido

aumenta la vel. de transferencia de calor y masa, lo que permite optimizar

y controlar operaciones como: deshidratacin, congelacin,

tratamiento trmico, escaldado, horneo, fritura, lixiviacin, etc

Permite mezclas ntimas y homogneas

- Masas de panificacin- Mezclas de productos

Mejora la palatabilidad e incrementa los usos del

producto

Frutas y Verduras: enteras sin piel, rebanadas, troceadas, pulpas, jugosGranos de cereales: produccin de

productos derivados de ellos (harinas, smolas, almidones)

El proceso de Reduccin de TamaoDurante la reduccin de tamao, las partculas del alimento se

someten a un stress(por la aplicacin de las fuerzas mecnicas) y se crea una tensin interna que provoca distorsin y deformacin

de las partculas.

Puesto que una unidad de rea de slido posee una cantidad definida de energa superficial, la creacin de nuevas superficies requieren un trabajo, que es suministrado por la liberacin de energa de tensin

cuando la partcula se rompe

Cuando el stress en una determinada zona supera los limites del stress elstico, el alimento experimenta deformacin permanente,

se rompe en fragmentos generndose nuevas superficies y liberando la energa acumulada en forma de sonido y calor

E = Lmite de elasticidadB = Punto de rotura0E = Regin elstica

Diagrama de Stress-Tensin correspondiente a diversos alimentos

Alimento 1 duro, resistente y quebradizoAlimento 2 duro, muy resistente y dctilAlimento 3 duro, frgil y quebradizoAlimento 4 blando, frgil y dctilAlimento 5 blando, frgil y quebradizo

La cantidad de energa absorbida por un alimento antes de romperse est

determinada por su grado de dureza y su tendencia a la rotura (friabilidad) que a su

vez dependen de su estructura

Los alimentos ms duros absorben mayor cantidad de energa y por ello requieren,

para lograr su ruptura, un aporte energtico mayor

Los materiales ofrecen cierta resistencia a las fuerzas aplicadas

y su magnitud es propia del material en particular

Cuando la fuerza aplicada supera la resistencia del alimento, este se fractura o rompe

AEF = F = Fuerza aplicada en el equipo (N)E = Esfuerzo aplicado por el equipo (N/cm2)A = rea sobre la que se aplica la fuerza (cm2)R = Resistencia del alimento a la rotura (N/cm2)

RE f

Para que el material se rompa se requiere que el Esfuerzo aplicado sea mayor que la Resistencia del alimento

AFE =

El grado de reduccin de tamao, la energa

gastada y la cantidad de calor generado,

dependen, tanto del tipo y magnitud de las

fuerzas como del tiempo de aplicacin.

Reduccin Mecnica de Tamao

Para la reduccin de tamao de los SLIDOSse pueden emplear

CUATRO TIPOS DE FUERZAS:

Fuerza de Compresin

Fuerza de Impacto

Fuerza de Frotacin, Rozamiento o Cizalla

Fuerza de Corte (puede incluirse en la fuerza de cizalla)

Se utiliza para obtener tamaos y formas

definidos o eliminar partes del slido

Se utiliza para reducir slidos duros a tamaos

mas o menos grandes

Se utiliza para reducir slidos a tamaos gruesos,

medianos y finos

Se utiliza para producir partculas finas

Cristalinos Fuerza de compresin

Fibrosos

Fuerza de corte, as como una combinacin de

fuerzas de impacto y cizalla

Blandos Fuerza de cizalla

TIPOS DE ALIMENTOSTIPO DE FUERZA QUE

REQUIEREN PARA REDUCIR SU TAMAO

El tipo de fuerza a emplear (corte, compresin, impacto o cizalla) para lograr una reduccin de

tamao depende del tipo de alimento que se tenga

Para la seleccin del equipo de reduccin de tamao a emplear,

se consideran bsicamente dos tipos de alimentos

Alimentos con un contenido de humedad

alto o medio

ALIMENTOS SECOS

La mayora de los equipos de reduccin de tamao utilizan mas de un tipo de fuerza (compresin, impacto, cizalla),

aunque generalmente una de ellas suele ser la predominante

ALIMENTOS HMEDOS

Alimentos con un contenido de humedad

bajo

EQUIPO PARA LA REDUCCIN DE TAMAO DE SLIDOS

TRITURADORAS

DESPULPADORAS

MOLINOS

CORTADORAS

ALIMENTOS SECOS

ALIMENTOS HMEDOS

MOLINOS DE CARNE

RALLADORAS

Carne, pollo, frutas, hortalizas, queso, pan

Cereales, especias, nuez, almendra, azucares, sal, pimienta

EXTRACTORES DE JUGO DESINTEGRADORAS

1) Molinos de Bolas

2) Molinos de Martillos

3) Molinos de Discos

4) Molinos de Rodillos

MOLINOSExiste gran variedad de tipos de molinos, entre los que se

encuentran:

Reduccin de Tamao de alimentos secos

Tipo de Molino Fuerzaaplicada

Productos en los que se emplea

De Bolas Impacto y Cizalla Harina de pescado, Colorantes

De Martillos Impacto Verduras deshidratadas, Especias, Pimienta, Maz

De Rodillos lisos Compresin Refinado de chocolate, Molienda de caf

De Rodillos Estriados

Compresin y Cizalla

Caa de azcar, Trigo, Cebada

Discos Cizalla Maz, Trigo, Pimienta, Cacao, Nuez moscada, Clavo

Discos y clavos Cizalla e Impacto Alginatos, Paprika, Lactosa

Reduccin de Tamao de alimentos secos

Para seleccionar un equipo de trituracin o molienda; siempre ser necesario definir las caractersticas de los productos de partida y finales a fin de disear el equipo ideal para determinado proceso

Entre las caractersticas de los alimentos de importancia en la Reduccin de Tamao se encuentran:

El tipo de fuerza a emplear (corte, compresin, impacto o cizalla) para lograr una reduccin de

tamao depende del tipo de alimento que se tenga

Dureza y Abrasividad

Sensibilidad trmica

Temperaturas de ablandamiento y fusin (Untuosidad)Contenido de humedad

DUREZA Y ABRASIVIDAD DE LOS PRODUCTOS DE PARTIDAEn general, los productos mas duros son mas difciles de triturar. Se

requiere una mayor energa y mayores tiempo de residencia del producto en el equipo

Como las sustancias duras son casi siempre abrasivas, se puede producir un desgaste pronunciado de las superficies de trabajo. Tales

superficies deben ser de materiales duros (ms duros que el material que se est triturando, por ej: acero al manganeso), resistentes al desgaste y tener una construccin robusta para soportar el esfuerzo mecnico

desarrollado

Para la trituracin gruesa de materiales blandos no se necesita una maquina tan robusta o compleja como las utilizadas para la trituracin de materiales

duros.

SENSIBILIDAD TRMICA Y TEMPERATURAS DE ABLANDAMIENTO Y FUSIN DE LAS MATERIAS PRIMAS

La friccin producida por la accin de un molino y la elongacin que sufren las partculas ms all de su permisible elstico producen una considerable

elevacin de la temperatura de los productos procesados que puede originar prdida de calidad

o degradacin de los mismos.

Adicionalmente, si el calor generado provoca que se llegue a la temperatura de fusin del producto

ocasionando untuosidad, puede embotarse el molino y por ende reducir la eficacia del proceso.

Para evitar que ocurran los casos sealados, se puede optar por cualquiera de las siguientes alternativas o por una combinacin de las mismas:- Utilizacin de serpentines refrigerantes- Encamisado del equipo con efectos refrigerantes- Preenfriar el producto inicial (temperatura cercana a su congelacin)

CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS MATERIALESLa humedad del producto determina el tipo de equipo que puede utilizarse

La presencia de agua en un alimento puede facilitar o complicar el proceso de reduccin de tamao.

Normal Exceso de humedad

Durante la molienda de alimentos secos, si stos poseen un exceso de humedad (aunque sea baja), pueden provocar la aglomeracin de las partculas y obstruir el molino disminuyendo tanto la eficiencia

del proceso como la capacidad del equipo

En el otro extremo, los alimentos muy secos generan polvo, lo que puede suponer un riesgo para la salud (por inhalacin de los mismos) y adems un riesgo de explosin (los materiales muy secos suelen ser inflamables

debido a descargas de electricidad esttica, contacto con superficies calientes y por combustin espontnea)

Por otra parte, en algunos sistemas de molienda es comn la aspersin de agua durante el proceso, por ejemplo en la molienda hmeda del maz;

aqu el agua transporta las partculas slidas por el molino formndose una masa que fluye fcilmente

MOLIENDA DE CEREALES

MOLIENDA SECA MOLIENDA HMEDACantidad de agua

utilizadaMuy poca Gran cantidad

Objetivo Separacin de partes anatmicas del grano (endospermo, germen, y pericarpio)

Separacin de componentes qumicos de los granos de cereales (almidn, protena, fibra)

Productos Obtenidos

Harina (endospermo que contiene almidn, gluten y algo de fibra)

Almidn, gluten (protenas) y fibra, por separado, lo ms puros posibles

Al moler los cereales se eliminan las capas externas del grano y esto mejora la palatabilidad y apariencia del producto de

transformacin (harina, smola, etc)

La molienda de cereales puede ser:

Alta Capacidad deOperacin

Obtencin de Tamaos de Partcula Homogneos

Bajo Consumo de Energa

Capacidad deEliminacin del Calor

Equipos de

Reduccin de Tamao

TAMAO DE PARTCULA DE LOS PRODUCTOS

Los requerimientos de tamao varan para cada tipo de alimento.

La reduccin de tamao en slidos convierte partculas grandes en otras ms pequeas que son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamao y

nmero.

Al reducir el tamao de un alimento, es imposible que el producto resultante tenga en su totalidad un tamao igual y

uniforme.

Se obtiene un producto cuya dimensin no sobrepase una dimensin previamente establecida, pero dicho producto va a

tener una gama de tamaos entre dicha dimensin mxima y una infinitamente pequea

En algunos tipos de molinos y cuando la alimentacin es muy homognea,

los finos se reducen a un mnimo, pero no se eliminan totalmente

El material fragmentado, cuyo tamao es ampliamente inferior a la dimensin mxima impuesta se denomina

fino o sobremolienda.

Del anlisis granulomtrico se obtiene la dimensin media geomtrica del producto, antes y despus de la reduccin de

tamao y a partir de stas se define la

RELACIN DE REDUCCIN

R.R. = Relacin de Reduccin

RELACIN DE REDUCCINExpresa el grado de ruptura de un material y se calcula como:

Algunos valores tpicos de Relacin de Reduccin son:8:1 molienda gruesa

100:1 molienda fina

La R.R. se utiliza para valorar la eficacia relativa de distintos equipos

La separacin de materiales slidos por su tamao es importante para la produccin de diferentes productos.

Debido a la amplia gama de tamaos que se pueden dar en esta operacin, es importante clasificarlas, para ello se utiliza el trmino

de apertura de malla

Adems de lo anterior, se utiliza para el anlisis granulomtrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de stos y para

control de molienda de diversos productos o materias primas.

El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por

donde pasar parte del material y el resto ser retenido por l.

TAMIZADO (Anlisis Granulomtrico)

MALLA ABERTURA DE TAMIZ (mm)3 6,680

4 4,699

6 3,327

8 2,362

10 1,651

14 1,168

20 0,833

28 0,589

35 0,417

48 0,295

65 0,208

100 0,147

150 0,104

200 0,074

Tabla de Tamices Estndar Tyler

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.

SERIE DE TAMICES TYLER

Distribucin del tamao de partculas:Se define como el porcentaje relativo en masa de cada una de las distintas fracciones de tamaos

representados en la muestra.

Se determina mediante un anlisis de tamaos, utilizando tamices de prueba.

Para que el tamizado se efecte adecuadamente, generalmente se utilizan fuerzas giratorias o vibratorias con el fin de permitir que el

material ms fino traspase el tamiz.

Tamices VibratoriosTamices Giratorios

EQUIPO UTILIZADO PARA LA REDUCCIN DE TAMAO

EQUIPO Blando,QuebradizoCristalino

Duro,Abra-sivo

Els-tico,Cor-table

Fibroso

Gra-so

Grue-sos

150-250mm

Me-dios6-150 mm

Fi-nos

2-10 mm

Ultra-finos1-50m

Rebanadoras

Ralladoras Despulpadoras Molino de Martillos Molino de Bolas Molino de Discos Molino de Rodillos

Tipo de Producto Tamao de Partcula

Una operacin de reduccin de tamao puede subdividirse en varias etapas o pasos de separacin, lo cual depende del flujo de alimentacin y

del tamao de partcula deseada en el producto final

Cuando se requiere reducir un slido a polvo fino, generalmente se requieren varios pasos o etapas, cada una con un tipo de molino diferente

y se ir generando un tamao determinado de partculas en cada paso

REDUCCIN DE TAMAO EN VARIOS PASOS

Diagrama de flujo tpico de la Reduccin de Tamao de granosMolienda Seca

Se usan molinos de varios rodillos, en donde el primer par aplasta el grano buscando mantener intacta la cscara, que luego pasa a

travs de una banda vibratoria en donde se separa la mayor cantidad de cscara del grano

Diagrama de flujo de la Reduccin de Tamao de granosMolienda Hmeda

En este caso, el molino de bolas trabaja en

hmedo, es decir que se bombea agua a travs del

molino lleno de slido para arrastrar el flujo del producto al clasificador

centrfugo

En la molienda hmeda se presenta un alto consumo de

potencia y gran desgaste del equipo; sin embargo, es de gran utilidad para lograr partculas

ultrafinas.

En la molienda hmeda, algunas veces el

producto es hmedo desde la partida y en

otras se humedece en una etapa especfica del

proceso

EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE LAS CARACTERISTICAS SENSORIALES LOS ALIMENTOS

Ventajas:- Mejora la textura, aspecto y palatabilidad del producto

Inconvenientes:

Rotura de tejidos y clulas, por lo que el alimento est ms expuesto a la accin enzimtica, microbiana y a las oxidaciones (mayor contacto entre enzimas y sustratos o reactantes) que provoca alteracin de color, aroma y sabor

Aumento de la temperatura del producto, que ocasiona prdida de voltiles y favorece el crecimiento microbiano y las reacciones qumicas y bioqumicas

Alteraciones indeseables en la textura debido a la reduccin fsica de tamao y la liberacin de enzimas hidrolticas

La reduccin del tamao de los alimentos altera sus caractersticas sensoriales

El incremento en la superficie de los alimentos puede provocar algunas prdidas en el valor nutricional producidas por la

oxidacin de cidos grasos y vitaminas liposolubles (A, D y E), as como prdidas de vitamina C y tiamina en frutas y verduras

durante su corte y despulpado

Las prdidas durante el almacenamiento dependen de la temperatura, humedad y nivel de oxgeno existente en la

atmsfera

EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE EL VALOR NUTRICIONAL DE LOS ALIMENTOS

EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE LA CONSERVACIN DE LOS ALIMENTOS

Los alimentos secos (granos, nueces, etc) poseen una awsuficientemente baja para proteger al alimento del

crecimiento microbiano, tanto antes como despus de la reduccin de tamao.

Los alimentos hmedos (carne, queso, frutas, hortalizas) en cambio, deben someterse a operaciones de

conservacin (refrigeracin, congelacin, tratamiento trmico) para evitar su rpido deterioro debido a la

desintegracin de sus tejidos.