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“UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO” ESCUELA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL “REDUCCIÓN DE TAMAÑO Y TAMIZADO” Y “MEZCLAS SOLIDAS”

PROFESOR : MSC. ING. SANCHEZ GONZALES JESUS ALEXANDER CURSO: LABORATORIO DE OPERACIONES AGROINDUSTRIALES

TRUJILLO-2018

- HERNANDEZ GOMEZ GALY LEONEL - DE JESUS RAMOS ESTEFANO FERNANDO

REDUCCIÓN DEL TAMAÑO Y TAMIZADO I. INTRODUCCIÓN Muchos de los productos alimenticios y materias primas de la industria Química y Alimentaria requieren una preparación y acondicionamiento con el fin de obtener un tamaño determinado de partícula. Esto requiere dos operaciones unitarias: reducción de tamaño (trituración y molienda) y tamizado. Por lo consiguiente el tamizado, es una operación básica en la que una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños se separa en dos o más fracciones, pasándolas por un tamiz. Cada fracción es más uniforme en tamaño que la mezcla original esto permite una operación unitaria complementaria en muchos casos de la reducción de tamaño o de la trituración. La reducción del tamaño es mediante esta operación los sólidos son cortados o partidos en partes más pequeñas transformando el material del estado granular al estado pulverulento. Si aplicamos la reducción de tamaño a una sustancia se obtiene un producto más o menos pulverulentos según la naturaleza las características del equipo el tiempo de operación, etc. No todas las partículas producidas tienen el mismo tamaño, por este motivo es de interés conocer la distribución de tamaños que cada máquina puede producir. Para esto se han establecido ecuaciones que relacionan las fracciones de partículas retenidas con su tamaño y ver cuál de todas ellas presenta la máxima generalidad, pudiéndose afirmar que ninguna de las muchas correlaciones obtenidas es universal. La ley más general es Rosin, Rammler y Sperling (RRS), aunque esta correlación no se cumple cuando la reducción de tamaño se dirige a obtener partículas muy finas, siguiendo en este caso las leyes de la probabilidad según una distribución de Gauss. La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicación de presiones. II. OBJETIVOS

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Calcular la homogeneidad de las mezclas resultantes de una reducción de tamaño para diferentes cargas y tiempo de operación.

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Calcular el área específica y el número de partículas para las diferentes cargas y tiempos de operación.

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Comparar los resultados para un mismo tiempo y diferentes cargas, así como para una misma carga y distintos tiempos de molienda.

FUNDAMENTO A. Tamizado El tamizado es un método de separación de partículas basado exclusivamente en el tamaño de las mismas. Consta de una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre sí por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las aberturas que deja el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie de tamizado, pueden ser de forma distinta, según la clase de tejido. Las mallas cuadradas se aconsejan para productos de grano plano, escamas, o alargado. En el tamizado industrial, los sólidos se colocan sobre la superficie del tamiz. Las partículas de menor tamaño, o finos, pasan a través de las aberturas del tamiz, mientras que las de mayor tamaño o colas no pasan. Un solo tamiz puede realizar una separación en dos fracciones. Se les llama fracciones no clasificadas, ya que, aunque se conozca el límite superior e inferior de los tamaños de partícula de cada una de las fracciones, no se conoce el otro límite. El material que se hace pasar a través de una serie de tamices de diferentes tamaños se separa en fracciones clasificadas por tamaños, es decir fracciones cuyas partículas se conocen por su tamaño máximo y mínimo. En ocasiones, el tamizado se realiza en húmedo, si bien lo más frecuente es operar en seco. El tamizado se realiza haciendo pasar el producto sobre una superficie provista de orificios del tamaño deseado. El aparato puede estar formado por barras fijas o en movimiento, por placas metálicas perforadas, o por tejidos de hilos metálicos. El tamizado consiste en la separación de una mezcla de partículas de diferentes tamaños en dos o más fracciones, cada una de las cuales estará formado por partículas de tamaño más uniforme que la mezcla original. El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por donde pasará parte del material y el resto será retenido por él. Para llevar a cabo el tamizado es requisito que exista vibración para permitir que el material más fino traspase el tamiz. De un tamiz o malla se obtienen dos fracciones, los gruesos y los finos: la nomenclatura es la siguiente, para la malla 100, + 100 indica los gruesos y 100 indica los finos. Si de un producto se requieren N fracciones (clasificaciones), se requerirán N - 1 tamices. Los tipos de tamices que vibran rápidamente con pequeñas amplitudes se les llaman: “Tamices Vibratorios”. Las vibraciones pueden ser generadas mecánica o eléctricamente. Las vibraciones mecánicas usualmente son transmitidas por excéntricos de alta velocidad hacia la cubierta de la unidad, y de ahí hacia los tamices. El rango de vibraciones es aproximadamente 1800 a 3600 vibraciones por minuto. El tamaño de partícula es especificado por la medida reportada en malla por la que pasa o bien por la que queda retenida, así se puede tener el perfil de distribución de los gránulos en el tamizador de manera gráfica. La forma gráfica es generalmente la más usada y existen muchos métodos en los que se realiza una presentación semi-logarítmica, la cual es particularmente informativa.

Molino de martillos: En éste, un eje rotatorio de gran velocidad lleva un collar con varios martillos en su periferia. Al girar el eje las cabezas de los martillos se mueven siguiendo una trayectoria circular dentro de una armadura, que contiene un plato de ruptura endurecido, de casi las mismas dimensiones que la trayectoria de los martillos. Los productos de alimentación pasan a la zona de acción dónde los martillos los empujan contra el plato de ruptura. La reducción de tamaño es producida principalmente por las fuerzas de impacto.

Figura 1. Molino de Martillos B. Reducción de Tamaño Es la operación unitaria en la que el tamaño medio de los alimentos sólidos es reducido por la aplicación de fuerzas de impacto, compresión, cizalla (abrasión) y/o cortado. La compresión se usa para reducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes. El impacto produce tamaños gruesos, medianos y finos, la frotación o cizalla, produce partículas finas y el cortado se usa para obtener tamaños prefijados.

Figura 2. Esquema de reducción de tamaño en una partícula. Los fines de la reducción de tamaño son muy importantes en la industria por las siguientes razones: Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de la 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.

Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc. Si el tamaño de partículas de los productos a mezclarse es homogéneo y de tamaño más pequeño que el original, la mezcla se realiza más fácil y rápido, como sucede en la producción de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros. La operación de disminución o reducción de tamaños consiste en la producción de unidades de menor masa a partir de trozos mayores; para ello hay que provocar la fractura o quebrantamiento de los mismos mediante la aplicación de presiones.

Figura 3. Croquis de reducción de tamaño en una partícula Las técnicas de reducción de tamaño son:

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COMPRESIÓN: Es utilizada para la reducción gruesa de sólidos duros, genera productos gruesos, medios o finos. CORTE: Se utiliza cuando se requiere un tamaño definido de partículas. FROTACIÓN O ROZAMIENTO: Genera productos finos a partir de materiales blandos no abrasivos. IMPACTO: Esta técnica consiste en el choque de las partículas para la disminución de su tamaño.

Los requerimientos de tamaño son diversos para cada tipo de productos, de ahí que se utilicen diferentes máquinas y procedimientos. La operación de desintegración, también tiene la finalidad de generar productos que posea un determinado tamaño granular, comprendido entre limites preestablecidos. Variables de la reducción de tamaño Alimentación obstruida: El desintegrador está equipado con una tolva alimentadora que se mantiene siempre llena de modo que el producto no se descarga libremente, lo que hace que aumente la proporción de finos y disminuye la capacidad de producción. Contenido de humedad: En la etapa grosera e intermedia los materiales no deben exceder el 4% de humedad. En la etapa más fina de reducción de tamaño se aplica una molienda húmeda. Trituración libre: El producto desintegrado, junto con cierta cantidad de finos formados, se separa rápidamente de la zona de acción desintegrante después de una permanencia relativamente corta. Por lo regular el producto de la molienda sale por una corriente de agua, por gravedad o lanzado por fuerza centrífuga. Operación en circuito cerrado: Cuando el material de rechazo es devuelto al desintegrador. Operación en circuito abierto: Cuando el material no se devuelve para su retrituración. Dureza y la estructura del material: Las máquinas para trituración grosera de materiales blandos no necesitan una maquina tan robusta o compleja como las utilizadas a la trituración de materiales duros. Correlación de Rosin, ramler y sperling La distribución de tamaños se obtiene colocando el producto de descarga de un molino en una serie de tamices, ordenados de arriba abajo por orden decreciente de luz malla. La cantidad de producto retenido por un tamiz se llama rechazo (R) y la no retenida cernido (C). El tamaño medio del rechazo (L) es la media aritmética de las luces de malla entre dicho tamaño tamiz y el superior.

Figura 4. Balance de materia en un tamiz Una forma de estudiar la distribución de tamaños es mediante la curva acumulativa de rechazos(Figura 5) en ella se representa la cantidad de producto (en porcentaje) respecto al total que no atraviesa cada tamiz frente a su luz de malla.

Figura 5. Curva acumulativa de rechazo Esta curva recoge toda la gama de tamaños presentes, desde las más pequeñas hasta las más grandes. Si se calcula la pendiente de las tangentes a la curva en diferentes puntos y se representa frente a los valores de luz de malla en dichos puntos, se obtiene la curva de frecuencia de tamaños (Figura 6).

Figura 6. Curva de frecuencia de Tamaños En esta curva se aprecia mejor la distribución de tamaños. El máximo de la curva indica que aparece con más frecuencia; n es el índice de tamaños. Si la línea obtenida fuera vertical (n=0), se tendrían de todos los tamaños en la misma proporción. Si n=1 el máximo se produce para L=0, lo que no tiene significado físico. Y si n