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• Kike Bejarano

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• Cloruro de polivinilo
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• Azúcar

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Contenido CAPITULOI 1.1

INTRODUCCION 1.1.1 1.1.2

1.2

MATERIA PRIMA 1.2.1 1.2.2

1.2.3

1.3

01 01 02 03 03 03 04 04 04 05 05 06 07

1.3.1

Hilatura de las Fibras 1.3.1.1 Metodos de Hilatura de Fibras Artificiales

1.3.2

Hilatura de Fibras Cortas 1.3.2.l Métodos de Hilatura de Fibras Cortas Elaboraci6n de Telas 1.3.3.1 A partir de Peliculas 1.3.3.2 A partir de Espumas 1.3.3.3 Fieltro 1.3.3.4 Trencilla o Entretejido 1.3.3.5 Tejido de Punto 1.3.3.6 Encaje 1.3.3.7 Tejidos en Telar

07 07 08 08 09 09 09 10 10 10 10 10

Curvas de Teñido 1.4.1.l Diagramas Tiempo-Temperatura

10 12 12

TEÑIDO 1.4.1

1.5

Fibras Textiles Propiedades de las Fibras 1.2.2.1 Estructura Externa 1.2.2.2 Composici6n Quimica 1.2.2.3 Estructura Interna Clasificaci6n de las Fibras 1.2.3.1 Fibras Naturales 1.2.3.2 Fibras Qulmicas

PROCESO DE HILATURA

1.3.3

1.4

Producci6n Manufacturera Exportaciones de la lndustria Textil

BIBLIOGRAFIA

15

CAPITULO II 2.1

INTRODUCCION

16

2.1.l Producci6n 2.1.2 Exportaci6n Pesquera 2.1.3 Productos Obtenidos a partir de! Procesamiento de! Pescado 2.1.3.1 Harina de Pescado 2.1.3.2 Tipos de Harina de Pescado 2.1.3.3 Aceite de Pescado 2.1.3.4 Venta y Cotización de Productos Pesqueros

2.2

16 18 19 19 19 20 20

MATERIA PRIMA E INSUM OS

21

2.2.1 Materia Prima 2.2.2 Insumos

2.3

PROCESO 2.3.l 2.3.2

2.3.3 2.3.4 2.3.5 2.3.6

2.4

21 21

Descarga y Pesado de la Materia Prima Coccion 2.3.2.1 Desaguado 2.3.2.2 Prensado 2.3.2.3 Separado de Sólidos Insolubles 2.3.2.4 Centrifugado 2.3.2.5 Agua de Cola Secado Molido Dosificación de Antioxidante Ensacado y Almacenaje

BIBLIOGRAFIA

21 23 23 23 23 23 23

24 24 24 24 24

CAPITULO III 3.1 INTRODUCCION 3. 1.1

3.2

Mercado de Producci6n 3.1.1.1 Empresas Productoras 3. l.l.2 Empresas Comercializadoras 3. l.1.3 Mercado de Destino de los Productos a N ivel Internacional 3.1.1.4 Producto Bruto Intemo en la Industria Quimica 3.1.1.5 Indice de! Volumen Fisico de la Soda Caustica Liquida

MATERIA PRIMA 3.2.l Cloruro de Sodio 3.2.2 Agua 3.2.3 Floculante

25 26 26 26 26 26 27 27 27 28 28

3.3

DESCRIPCION DEL PROCESO 3 .3 .1 Proceso de Cloro-Soda 3.3.1.1 Sección de Preparación de Salmuera 3.3.1.2 Sección de Celdas 3.3.1.3 Sección de Purificacion y Compresión de Cloro 3.3.2 Sustancias Derivadas del Proceso Cloro Soda 3.3.2.l Sección de Acido Clorhidrico 3.3.2.2 Sección de Hipociorito de Sodio 3.3.2.3 Sección de Hidroxido de Sodio Sólido

3.4

BIBLIOGRAFIA

28 28 28 29 29 30 30 31 33

33

CAPITULOIV 4.1 4.2

4.3

INTRODUCCION MATERIA PRIMA 4.2.1 Descomposici6n de los Alimentos METODOS DE CONSERVACION 4.3.l Conservación por Refrigeraci6n 4.3.2 Conservación por Congelaci6n 4.3.2.1 Congelación en Aire 4.3.2.2 Congelación por Inmersion Directa 4.3.2.3 Congelación por Contacto Indirecto con Refrigerantes 4.3.2.4 Congelaci6n con Aire Liquide, Nitrogeno o Bioxido de Carbono 4.3.2.5 Ultra-Congelaci6n 4.3.3 Conservación Por Secado 4.3.3.1 Secadores Adiabaticos 4.3.3.2 Secadores con Transferencia de Calor 4.3.4 Conservacion por Enlatado 4.3.4.1 Calor Seco 4.3.4.2 Calor Humedo 4.3.5 Conservación por Fermentaci6n y Encurtido 4.3.5.1 Fermentacion 4.3.5.2 Encurtido 4.3.6 Conservacion Como Concentrado de Azucar 4.3.6.1 Jalea 4.3.6.2 Compota 4.3.6.3 Ates de Fruta 4.3.6.4 Mermelada 4.3.6.5 Pastas de Frutas 4.3.6.6 Fruta Confitada 4.3.6.7 Fruta Glaseada: 4.3.7 Conservaci6n con Aditivos Quimicos 4.3.7.1 Sal (Cloruro de Sodio) 4.3.7.2 Nitritos y Nitratos 4.3.7.3 Dióxido de Azufre y Sulfitos

35 35 36 37 37 38 39 39 39 39 40 41 42 42 42 42 42 43 44 45 46 46 46 46 46 47 47 47 47 47 48 48

4.3.8 4.4

4.3.7.4 Acido Acetico y Acetatos 4.3.7.5 Acido Sorbico y Sorbatos 4.3.7.6 Acido Propi6nico y Propianatos 4.3.7.7 Acido Benzoico y Benzoatos 4.3.7.8 Per6xido de Hidr6geno Conservación con Radiaciones Ionizantes 4.3.8.1 Niveles de Tratamientos y Efectos:

BIBLIOGRAFIA

48 49 49 49 49 50 51 51

CAPITULO V 5.1

INTRODUCCI ON 5.1.1 5.1.2

5.2

MATERIA PRIMA 5.2.1

5.3

Producción y Ventas de Grasas y Aceites Empresas Productoras de Aceites y Grasas 5.1.2.1 Aceites 5.1.2.2 Margarinas

Algod6n 5.2.1.l Composición de] Algodón

55 55 55

Extracción 5.3.1.1 Extracción Mecanica 5.3.1.2 Extracción por Solvente Refinaci6n Alcalina 5.3.2.l Desgomado 5.3.2.2 Neutralización 5.3.2.3 Re-refinacion 5.3.2.4 Lavado 5.3.2.5 Secado Blanqueo 5.3.3.l Formación de Torta en los Filtros 5.3.3.2 Blanqueo · 5.3.3.3 Filtración de Arcillas Hidrogenaci6n 5.3.4.1 Pre-Tratamiento 5.3.4.2 Secado 5.3.4.3 Dosificaci6n del Catalizador 5 3.4.4 Filtración Fraccionamiento 5.3.5.1 Acondicionamiento 5.3.5.2 Cristalización 5.3.5.3 Filtracion Deodorización 5.3.6.l Temperatura de Deodorización 5.3.6.2 Cantidad de Vapor Inyectado

55 55 55 57 57 59 59 59 59 59 61 61 61 61 62 62 63 63 63 63 64 65 65 65 67 67

PROCESO 5.3.l

5.3.2

5.3.3

5.3.4

5.3.5

5.3.6

53 53 54 54 54

5.4

BIBLIOGRAFIA

67

CAPITULO VI 6.1

INTRODUCCION 6.1.l Producci6n Nacional

69 69

6.2

MATERIA PRIMA

70

6.3

PROCESO 6.3.1

6.3.2

6.3.3

71 Procesamiento del Maiz 6.3.l.l Limpieza 6.3.1.2 Maceración 6.3.1.3 Separaci6n del germen 6.3.1.4 Molienda 6.3.1.5 Separaci6n de! gluten del almidón Procesamiento del Trigo 6.3.2.1 Recepción y limpieza Preliminar 6.3.2.2 Limpieza 6.3.2.3 Acondicionamiento 6.3.2.4 Rotura o Quebrantamiento 6.3.2.5 Cernido 6.3.2.6 Purificaci6n 6.3.2.7 Sernolas 6.3.2.8 Reducción

Tratamiento Industrial de! Arroz 6.3.3.1 Productos Derivados

6.4. BIBLIOGRAFIA

71 71 71 72 72 72 73 73 73 73 73 73 73 73 73 75 75

75

CAPITULO VII 7.1

INTRODUCCION 7.1.l

7.1.2 7.1.3

7.2

Mercado de Producción 7.1.1.1 Empresas Productoras y Comercializadoras 7.1.1.2 Producción Nacional Azucares Sacarosa

MATERIA PRIMA 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4

Cafia de Azucar Cal Carbón de Huesos Colorantes

7.3 PROCESO 7.3.1

Producción del Azucar

77 77 77 78 78 79 80 80 81 81 82 82 82

7.3. l.l A partir de la Cafta de Azucar 7 3.1.2 Azucar a partir de la Remolacha

7.4 BIBLIOGRAFIA

82 84

85

CAPITULO VIII 8.1

INTRODUCCION 8.1.1

8.2

8.2.2

8.2.3

8.4

Produccion y Venta de Embutidos 8.1.1. l Producción de Carne

87 88

8 .1.1.2 Vo lumen de Venta de Ernbutidos y Carnes Preparadas

88 88

MATERIA PRIMA 8.2.1

8.3

87

88 89 89 89

Composición de la Carne 8.2.1.1 Proteinas mas Importantes de la Carne Características de la Carne para Elaborar Embutidos 8.2.2.1 Color 8.2.2.2 Grado de Maduraci6n 8.2.2.3 Capacidad de Retención

90 90

Propiedades y Clasificaci6n 8.2.3. l Propiedades 8.2.3 .2 Clasificacion

91 91 91

de los Embutidos

92

PROCESO 8.3.1

Embutidos Crudos

92

8.3.2

Embutidos Cocidos

92

8.3.3

Embutidos Escaldados

93

8.3.4

Carnes Curadas y Ahumadas 8.3.4.1 Tocinos 8.3.4.2 Jamones

93

94 94

96

BIBLIOGRAFIA

CAPITULOIX 9.1

INTRODUCCION 9.1.1

9.2

97

Producci6n de Bebidas

MATERIA PRIMA 9.2. I

Bebidas 9.2.1.l 9 .2.1.2 9.2.1.3 9.2.1.4 9.2.1.5 9.2.1.6 9.2.1.7 9.2.l.8

Carbonatadas

Azucar Saborizantes Colorantes Acidulantes Acido Citrico Preservantes Agua Tratada Dioxide de Carbono

98

99 99 99 99

99 99 99

100 100 100

9.2.2 9.2.3 9.2.4

9.3

PROCESO 9.3.1

9.3.2

9.3.3 9.3.4

9.4

Materia Prima para la Fabricaci6n de Cerveza Materia Prima para la Elaboraci6n del Vino Materia Prima para Licores

Procesos de las Bebidas Gaseosas 9.3.l.l Tratamiento de Agua 9.3.1.2 Diluci6n de! Gas Carbónico 9.3.1.3 Aumento de la Absorción de! Gas carb6nico 9.3.l.4 Esterilizaci6n e Higiene Procesos para la Fabricación de Cerveza 9.3.2.l Transporte 9.3.2.2 Molienda 9.3.2.3 Maceraci6n 9.3.2.4 Filtraci6n Procesos de Elaboraci6n del Vino Procesos para la Elaboraci6n de] Alcohol 9.3.4.1 Recepci6n de Materia Prima 9.3.4.2 Pre-Fermentaci6n 9.3.4.3 Fennentaci6n 9.3.4.4 Destilaci6n

BIBLIOGRAFIA

100 100 101

102 102 102 102 102 103 104 104 104 105 106 106 107 107 109 109 109

109

CAPITULOX 10.1 INTRODUCCION 1.0.1.l Marco Nacional 1.0.1.1.1 Producci6n Minera en el Peru 1.0.1.1.2 Principales Empresas Productoras por Metales 1 0.1. l.3 Valor de Exportaci6n FOB por Principales Productos

10.2 MATERIAS PRIMAS

111 111 111 112 112

112

10.2.1 Menas 10.2.2 Fundentes

112 113

10.2.3 Combustibles 10.2.4 Aire 10.2.5 Agua

113

10.3 PROCESOS 10.3.1 Metalurgia Extractiva 10.3.2 Metalurgia Ffsica 10.3.3 Metalurgia Mecanica I 0.3.4 Metalurgia Quimica

10.4 COBRE

113 113

113 113 113 113 114

114

1.0.4.1 Usos de! Cobre 1.0.4.2 Aleaciones del Cobre l 0.4.2.1 Latones 10.4.2.2 Bronces 10.4.3 Principales Minas de! Peru

115 115 115 115 115

10.5.l Usos del Zinc 10.5.2 Aleaciones de Zinc 10.5.3 Principales Minas de! Peru

116 117 117

10.5 ZINC

10.6

117

PLOMO 10.6.1 Usos del Plomo 10.6.2 Aleaciones del Plomo 10.6.3 Principales Minas de! Peru

118 118 118

10. 7 ORO Y PLATA 10.7.1 Usos del Oro 10.7.2 Usos de la Plata 10.7.3 Principales Minas del Perú

10.8

BISMUTO, CADMIO E INDIO 10.8.1 Bismuto 10.8.2 Cadmio 10.8.3 Indio

I 0.9

SELENIO, TEL URI 0, ANTIMONIO Y ESTANO 10.9.1 Selenio 10.9.2 Telurio 10.9.3 Antimonio 10.9.4 Estafio

10.10 MOLIBDENO, TUGTENO Y ARSENICO 10.l0.1 Molibdeno 10.10.2 Tungsteno 10.10.3 Arsenico 10.11 BIBLIOGRAFIA

119

119 119

120 120 120 120 120 120 121 121 121 121 121 121 122

122

CAPITULOXI 11.1

INTRODUCCION 11.1.1

11.2

Producci6n y Exportación del Hierro

MATERIA PRIMA

123 123

124

11.3 PROCESO

125

11.3.l Extracción del Hierro 11.3.2 Principales Aleaciones del Acero 11.3.3 Principales Usos del Acero 11.3.4 Principales Procesos de Producción 11.3.4.l Alto Homo 11.3.4.2 Homo de Arco Eléctrico 11.3.4.3. Proceso Bessemer 11.3.4.4. Procesos Siemens-Martin 11.3.5 Comparación de Procesos de Aceración

125 126 126 127 127 128 128 128 128

11.4 CONTROL DE CALIDAD

129

11.5 BIBLIOGRAFIA

130

CAPITULO XII 12.1 INTRODUCCION

132

12.1.1 Producción Maderera 12.1.1.1 Empresas Productoras 12.1.1.2 Empresas Comercializadoras de Maderas 12.1.1.3 Indice del Volumen Fisico de la Industria Maderera

12.2 MATERIA PRIMA 12.2.1 12.2.2 12.2.3 12.2.4 12.2.5 12.2.6 12.2.7 12.2.8

12.3

Estructura de la Madera Composición de la Madera Propiedades Físicas de la Madera Propiedades Mecanicas Polisacaridos o Glucidos de la Madera Hemicelulosa Celulosa Relaciones Madera - Liquido

PROCESO 12.3.1 Metodos de Secamiento 12.3.1.1 Diversas formas de Secado 12.3.2 Maquinaria empleada en la Industria de la Madera 12.3.2.1 Industria de! Aserradero 12.3.2.2 Fabricaci6n del Parquet 12.3.3 Productos Quimicos a Partir de la Madera 12.3.4 Pir6lisis de Ia Madera 12.3.5 Industria del Papel 12.3.5.1 Terminos empleados en la Industria de! Pape! 12.3.5.2 Descripci6n de! Proceso de Fabricacion del Pape! 12.3.5.3 Determinaci6n de las Caracteristicas de! Pape!

131 131 131 132

132 132 134 134 134 134 135 135 135

135 135 136 136 136 136 136 136 137 138 138 141

12.4 BIBLIOGRAFIA

141

CAPITULO XIII 13.l INTRODUCCION 13 .1.1

Mercado de los R ecubrimientos

13.1.1.1 Empresas de Recubrimientos 13.1.1.2 Empresas de Recubrimientos

13.2 RECUBRIMIENTOS

METALICOS

13.2.1 Metodos para el Recubrimiento Metalico 13.2.1.1 Electrodeposición 13.2.1.2 Quimideposición 13.2.1.3 Termoinmersión 13.2. l.4 Metalización por Rociado 13..2.1.5 Chapeador 13.2.1.6 Vacuodeposición 132.1.7 Cementación 13 .2.2 Aplicaciones 13.2.2.1 Galvanotecnia 13.2.2.2 Galvanizado 13.2.2.3 Cementaci6n 13.2.2.4 Ziricado por SPRAY 13.2.2.5 Metalizado al Vacio 13.2.2.6 Cobreado Alcalino 13.2.2.7 Niquelado 13.2.2.8 Cromado 13 .2.2.9 Plateado 13.2.2.10 Zincado 13.2.2.11 Cadmiado 13.2.2.12 Estafiado 13.2.2.13 Aluminizado

13.3

RECUBRIMIENTOS

NO METALICOS

13.3.1 Esmaltes Vitreos 13.3.2 Recubrimientos de Cemento Portland 13 .3 .3 Pintura 13.3.3.l Composición Quimica de la Pintura 13 .3.4 Barnices 13.3.5 Esmaltes 13.3.6 Lacas

13.4 BIBLIOGRAFIA

Metálicos no Metalicos

143 143 143 144 144 144 144 144 144 145 145 145 145 145 145 145 145 145 145 146 147 147 148 148 148 149

150 150

150 151 152 153 154 154

154

CAPITULO XIV 14.1

INTRODUCCION

155

Tecnologia Industrial_

14.2 MATERIA PRIMA E INSUMOS 14.2.l Piel 14.2.2 Propiedades de la Piel 14.2.2.1 Hinchamiento 14.2.2.2 Putrefacci6n 14.2.3 Insumos

14.3

156 156 156 156 157 157

DESCRIPCION DEL PROCESO

158

14.3. l Reblandecimiento 14.3.2 Pelambre 14.3.3 Lavado 14.3.4 Descarnado 14.3.5 Dividido 14.3.6 Desencalado

159 159 160 160 160 160

o Rernojo

14.3.7 Prendido y Purga 14.3.8 Desengrasado 14.3.9 Pre-Curtido .3.10 Curtido 14.3.10.l Clasificaci6n de Curtientes 14.3.11 Recurtido 14.3.12 Secado 14.3.13 Acabado 14.3.13.1 Tefiido 14.3.13.2 Engrase 14.3.13.3 Seleccionado 14.3.13.4 Lijado 14.3.13.5 Impregnaci6n 14.3.13.6 Pintado 14.3.13.7 Planchado 14.3.13.8 Medicion

14.4 BIBLIOGRAFIA

160 161 161 161 162 163 163 164 164 164 164 165 165 165 165 166

166

CAPITULOXV 15.1

INTRODUCCION 15. 1.1 Principales Refinerias en el Pais. 15 .1.1.1 Refineria "La Pampilla" 15. l .1.2 Refineria de Talara 15.1.1.3 Nueva Refinerla de la Selva 15.1.1.4 Refineria "Conchan" 15.1.1.5 Refineria "Pucallpa" 15 .1.2 Producci6n de Petr6leo y Derivados

15.2 EXPLORACION 15.2.1 Metodos de Explotaci6n Petrolera. 15.2.1..1 Exploraci6n Geológica 15 .2 .1.2 Exploraci6n Geofísica

167 167 167 167 168 168 168 168

170 170 171 171

l 5.2.1.3 15.2.1.4 15.2.1.5

15.3

Exploración Sismica Exploración Gravimetrica Exploración Magnetica

DESCRIPCION DEL PROCESO

171 171 171

172 173 173 173

15.3.1

Planta de "Topping" o Destilaci6n Atmosferica

15.3.2 15.3.3 15.3.4 15.3.5

Unidad de Vacio Planta de Craqueo Catalitico Planta de Reforrnacion Catalitica Planta de Recuperaci6n de Livianos y Tratamiento

15.3.6 15.3.7

Planta de Alquilaci6n Planta de Visbreaking

173 173 174 174

15.3.8

Planta de Etileno

174

15.4 PRODUCTOS OBTENIDOS DEL PETROLEO

174

15.5 BIBLIOGRAFIA

175

CAPITULO XVI 16.1 INTRODUCCION 16.2 MATERIA PRIMA 16.2.1

f'

I

Polimeros 16.2.1.1 Celulósicos 16.2.1.2 Poliolefinas (Polietilenos) 16.2.1.3 Acrilicos 16.2.l.4 Resinas Vinilicas 16.2.1.5 Resinas y Copolimeros de Poliestireno 16.2.l.6 Resinas de Poliester y Alquidicas 16.2.1.7 Resinas de Urea y Melanina 16.2.1.8 Resinas Fenólicas 16.2.l.9 Resinas Varias

1.6.2.2 Procesos de Polimerización 16.2.2.1 Polimerización por Suspension 16.2.2.2 Polirnerizacion en Masa 16.2.2.3 Policloruro de Vinilo

16.3 PLASTICOS 16.3.l Insumos para Plasticos 16.3.l.l Plastificantes 16.3.1.2 Lubricantes 16.3.1.3 Cargas o Rellenos 16.3.1.4 Pigmentos 16.3.2 Clases de Plasticos 16.3 .2.1 Termoestables 16.3.2.2 Termoplasticos

177 178 178 178 179 181 181 181 182 184 184 185 185 186 186 186

187 187 187 188 188

189 190 190

190

16.4 PROCEDIMIENTO DE FABRICACION DE PLASTICO 16.4.1 Preparaci6n y Propiedades de! DRY BLENDS de PVC 16.4.1.1 Mezcladores de Alta Velocidad 16.4. l.2 Principios Generales de Operaci6n 16.4.1.3 Metodo y Procedimiento para Formulaci6n DB Rigido de PVC 16.4.1.4 Propiedades y Condiciones de! DRY BLEND 16.4.2 Extrusion 16.4.2.1 Principios de Extrusion

16.5 BIBLIOGRAFIA

190 190 191 191 191 192 192 193

194

CAPITULO XVII 17.l INTRODUCCION 17.2 MATERIAS PRIMAS

195 196

17 .2.1 17.2.2

196 !96

Caucho Natural Caucho Sintetico

17.3 DESCRIPCION DEL PROCESO 17.3.1 La Preparaci6n de la Buna S 17.3.2 Vulcanizaci6n 17.3 .2.1 Proceso de Vulcanizaci6n

17.4 PROCEDIMIENTOS DE FABRICACION

197 197 198 198

199

17.4.1 Mezclado

199

17.4.2 Masticado 17.4.3 Calandrado 17.4.4 Entubado

199 199 200

17.5 BIBLIOGRAFIA

203

CAPITULO

1

TECNOLOGÍA TEXTIL 1.1

INTRODUCCION

Cada individuo está rodeado por textiles desde su nacimiento hasta su muerte. Se camina sobre productos textiles o uno se viste con ellos; se sienta en sillas o sofá cubiertos de tela; se duerme sobre telas y debajo de ellas; los textiles secan o mantienen seco al individuo; lo ayudan a estar caliente o lo protegen del sol, el fuego o la infección. Los textiles en los vestidos y en el hogar dan apariencia estética y varían en color, diseño y textura. Disponiendo de materiales de muy diversos precios. Los textiles siempre cambian. Cambian con la moda y para hacer frente a las necesidades del estilo de vida variable de las personas. Los nuevos desarrollos en procesos de producción también provocan cambios en los textiles, lo mismo que las normas gubernamentales respecto a seguridad, calidad del medio ambiente y conservación de energía. Los textiles pueden ser hermosos, durables, cómodos y fáciles de conservar. Pueden satisfacer las necesidades de todas las personas en todo momento. Saber como se elaboran y utilizan las telas dará una mejor base para seleccionarlas y comprender sus limitaciones. Los procesos textiles: hilatura, tejido, teñido y acabado de telas se desarrollan para fibras naturales. Por lo tanto, las fibras artificiales se hicieron semejantes a las naturales. Este sector fue afectado por el Fenómeno del Niño y la Crisis Asiática, es necesario recalcar la necesidad de los textileros peruanos de luchar contra la importación de ropa usada. Asimismo el año 1998 cerraron 11 fábricas.

1.1.1 Producción Manufacturera Cuadro 1.1 Índice del Volumen Físico – Año 2000. AÑO 2000 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC Hilados, tejidos 103,1 107 110 99,7 114,8 106,3 99,1 107,3 108,3 102,6 105,6 100,1 y acabados Tejidos de 201,4 217,7 256,7 220,1 212,4 239,9 208,3 232,1 212,3 229,9 222 207,4 Punto FUENTE: Anuario 2000-2001, El Comercio.

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Cuadro 1.2 Dividendos entregados Acciones Comunes Millones S/. 7,37 utilidad de 1999 1 utilidades de 1999

Empresa Textil San Cristóbal Compañía Universal textil

Acciones de Inversión Millones S/. -0,50 a cta. de utilidades de 1999

FUENTE: BCRP- Anuario 2000-2001, El Comercio.

1.1.2 Exportaciones de la Industria Textil En los siguientes cuadros se puede observar la evolución de la las exportaciones, así como los principales exportadores y la exportación textil en el año 2 000. Cuadro 1.3 Evolución de las Exportaciones textiles 1990-2000 (En Millones de dólares).

800 700

700

600

533.3 440.7

400

574.8

572.6

500 364.4

454.5

395.8

392.1 343

300

324.3

200 100 0 1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

FUENTE: BCRP- Anuario 2000-2001, El Comercio.

Cuadro 1.4 Exportaciones textiles- Año 2000 (En millones de dólares) AÑO 2000 ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC

TOTAL

Prendas de Vestir y 36,9 39,6 38,6 39,2 36,6 45,3 42,8 42,1 37,7 52,7 43,2 50,9 otras confecciones

505,6

Hilados Tejidos Fibras Textiles TEXTILES

60,5 61,7 72,5 700,2

5 5 6,2 4,3 4,3 5 6,1 6,6 5,4 52,2 55,5 55,1

5,2 5,6 5,2 5,4 7,4 5,6 57 53,2

5,1 5,9 6,5 62,9

5,8 4,7 8,7 62,1

FUENTE: BCRP- Anuario 2000-2001, El Comercio.

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4,5 5,6 4,1 56,4

4,6 5 4,3 3,9 4,7 6 6,7 4 4,6 7,4 5,4 4,8 51,6 70,9 59,7 63,6

Cuadro 1.5 Los 10 Principales Exportadores Textiles- Año 1999 y 2000 (En millones de dólares FOB) EMPRESA 1 Textil San Cristóbal 2 Industrias Nettalco 3 Confecciones Textimax 4 Diseño y Color 5 Michell y Cía 6 Creditex 7 Sudamericana de Fibras 8 Textil Del Valle 9 Topy Top Corporación Fabril de 10 Confecciones SUB TOTAL TOTAL

1999 40.53 33.27 28.34 32.35 27.01 20.28 18.2 24.42 10.26

2000 48.89 44.2 42.42 41.05 34.31 30.58 27.23 24.59 22.43

32.82

21.02

267.48 574.9

336.72 700.2

FUENTE: COMEXPERÚ- Anuario 2000-2001, El Comercio.

1.2

MATERIA PRIMA

1.2.1

Fibras Textiles

Una fibra es un filamento plegable parecido a un cabello, cuyo diámetro es muy pequeño en relación a su longitud. Las fibras son las unidades fundamentales que se utilizan en la fabricación de hilos textiles y telas. La fibra debe tener suficiente resistencia, elasticidad, longitud y cohesión para poder hilarla formando hilos. De las muchas fibras naturales que existen, las de uso más generalizado son la lana, algodón, lino y seda. Existen 19 familias de fibras artificiales y muchas modificaciones, variantes o fibras de la segunda y tercera generaciones.

1.2.2 Propiedades de las Fibras Las propiedades de las fibras contribuyen a las de la tela. Por ejemplo, una fibra resistente producirá telas durables que pueden ser de peso ligero. Las fibras absorbentes son buenas para prendas de vestir que estén en contacto con la piel. Las Propiedades relacionadas con la baja absorbencia: -

Acumulación de estática. Secado rápido. Dificultad para teñir. Incomodidad al contacto con la piel (tacto pegajoso). Evita la evaporación del sudor.

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-

Dimensionalmente estable al agua. Buena recuperación de arrugas después del lavado.

Las propiedades de una fibra están determinadas por la naturaleza de la estructura externa, composición química y estructura interna. 1.2.2.1 Estructura Externa  Longitud. Los filamentos son hebras continuas y largas con longitud indefinida, que se miden en yardas o metros. Pueden ser monofilamentosos (una fibra) o multifilamentoso (varios filamentos). Las fibras cortas se miden en pulgadas o centímetros y su longitud varía de ¾ de pulgada a 18 pulgadas. Los filamentos se utilizan en telas suaves semejantes a la seda; las fibras cortadas se emplean en telas parecidas al algodón o a la lana. 

Diámetro, tamaño o denier. Es de importancia para determinar el funcionamiento y el tacto de una tela. Las fibras largas dan cuerpo y dureza, por que son rígidas y ásperas, tienen resistencia al arrugamiento. Las fibras finas dan suavidad y facilitan los dobleces, por lo cual tienen mejor caída. Las fibras naturales no son de tamaño uniforme, debido a la irregularidad en su crecimiento; la finura es un factor determinante en la calidad de fibras naturales. La finura es medida en micras. Las fibras artificiales pueden hacerse de un diámetro uniforme, controlando el tamaño de orificio de la hilera. La finura de las fibras artificiales se mide en denier. Se determina pesando 9000 metros de hilo o fibra. Es el peso en gramos de esta unidad de longitud. La fibra corta se vende por denier y por longitud de la fibra; el filamento se vende por denier del hilo o de la cuerda. Las fibras para vestido varían de 1 a 7 denier, las fibras para alfombras van de 15 a 24 denier.



Forma de la sección transversal. Es importante por lo que se refiere al lustre, volumen, cuerpo, textura tacto y sensación que produce una tela. Las formas típicas de las secciones transversales pueden ser redondas, de hueso, triangulares, lobulares, en forma de frijol, planas o semejantes a pajillas huecas.

1.2.2.2 Composición Química La composición química sirve como base para clasificar las fibras en núcleos genéricos, como celulósicas, proteicas y acrílicas. Las más importantes propiedades químicas que se estudian en las fibras son: 

La estabilidad a los ácidos.



La estabilidad a los álcalis.



La estabilidad a los solventes orgánicos.



Estabilidad a las sustancias oxidantes.

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

Estabilidad a las sustancias reductoras.



Comportamiento a la acción de la luz y los agentes atmosféricos.



Comportamiento frente a los diferentes tipos de colorantes.

Ciertas fibras tienen moléculas con grupos químicamente reactivos, otras son inertes. Una molécula químicamente inerte se puede convertir en reactiva haciendo una transposición de grupos reactivos. Las fibras difieren en estructura física, pero son similares en composición química. La distribución de las cadenas moleculares en las fibras, aunque semejante varía en orientación y longitud. 1.2.2.3 Estructura Interna Las fibras están constituidas por millones de cadenas moleculares. Las cadenas largas indican un alto grado de polimerización y también una resistencia de la fibra. Las cadenas moleculares se describen en ocasiones en términos de peso. El peso molecular influye en propiedades como resistencia de la fibra, extensibilidad y formación de frisas en la tela. El peso molecular se expresa como la viscosidad intrínseca y se determina por pruebas de viscosidad; una viscosidad más alta expresa peso molecular más alto o cadenas moleculares más largas. Algunos valores intrínsecos de viscosidad son los siguientes:   

0.9 alta resistencia y alta formación de frisas (pilling). 0.6 promedio. 0.4 menor resistencia y menor formación de frisas.

Las cadenas moleculares se mantienen unidas entre sí por enlaces cruzados o por fuerzas intermoleculares llamadas enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals.

1.2.3 Clasificación de las Fibras Sumamente importante es el hecho que el material, que será transformado en fibras, no sea soluble en agua indiferente de las condiciones del contacto con el agua y no debe modificar su estado físico bajo la acción de las temperaturas normales de uso (lavado, planchado). Esto implica que debe tener puntos de ablandamiento, de fusión y de descomposición lo suficientemente altos para mantener intacta la forma inicial. La estructura de las sustancias macromoleculares tiene una especial importancia para las fibras por que el ordenamiento de las unidades elementales en el polímero no pueden ser cualquiera. En este sentido se toman en consideración sólo las sustancias poliméricas con estructura lineal de las macromoléculas, llamada estructura filiforme,

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ordenada de las macromoléculas permite enlaces duraderos que conllevan a una estructura compacta. Las fibras textiles se clasifican generalmente, en función de su naturaleza u origen en dos grandes clases: fibras naturales y fibras químicas. 1.2.3.1 Fibras Naturales Son formadas de polímeros naturales que debido a su forma de fibra pueden ser usados directamente. Las fibras naturales pueden ser de origen vegetal o animal. A. Fibras Leñosas Son aquellas constituidas por células leñosas de la parte central de muchos árboles, las que después de una reparación apropiada se emplean como pulpa de madera para la fabricación de papel. La pulpa de madera también constituye una excelente forma de celulosa para variadas aplicaciones, entre la fabricación de hilados de rayón. B. Fibras de Tallo Las fibras del líber, tallo y corteza, en algunos aspectos son semejantes a las células leñosas, aunque de mayor longitud, resistencia y calidad superior. Ellos constituyen la corteza interior de varias plantas entre las cuales están el lino, el cáñamo y el yute. El lino es una de las fibras textiles más antiguas. El lino es una fibra textil de lujo, por que su producción es limitada y su costo, relativamente alto. Las características únicas y deseables del lino son su cuerpo, resistencia, haces de fibras gruesas y delgadas que dan textura a las telas. Las principales limitaciones son la baja resistencia y la falta de elasticidad. C. Fibras de hojas Son filamentos o porción estructural de las hojas de ciertas plantas como el abacá o cáñamo de Manila, lino de Nueva Zelanda. Se emplean principalmente en la fabricación de cordones y sogas. D. Fibras de Frutas Constituye el material fibroso d e ciertos frutos. La fibra de coco es la más importante, empleándose para esteras y cepillos. E. Fibras de Semillas Son llamadas así por que crecen en las superficies de las semillas, ellos son el algodón y el vencetócigo. Las fibras de semillas son numerosas de las cuales sólo el algodón tiene valor comercial.

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El algodón es la fibra textil de mayor uso; tiene una combinación de propiedades como la durabilidad, bajo costo, facilidad de lavado y comodidad, que lo hacen apropiado para prendas de verano, ropa de trabajo, toallas y sábanas. La unidad básica de la molécula de celulosa es la unidad de glucosa, que es la misma para fibras naturales y regeneradas. La glucosa está constituida por elementos químicos como C, H y O, con grupos oxhidrilos activos. El algodón en rama es de color blanco amarillento. La calidad del algodón depende de la longitud de esta fibra, del número de convoluciones y su brillantez. Las fibras varían de ½ a 2 pulgadas. F. Fibras Animales Las fibras naturales de origen animal son constituidas de sustancias proteicas que conforman el polímero base. Una de las proteínas más usuales es la queratina, que se encuentra en la composición de la lana y el pelo de los animales. La fibroína y la sericina son producidas por el gusano de seda y conforman la seda natural cruda. Las ovejas merino son las que producen lana de mayor valor. Se extrae de animales no mayores de siete meses. Es fina y suave por que es la primera esquila. La lana tiene un color blanco amarillento (crema). La lana corresponde al vellón de la oveja. El término incluye legalmente a toda fibra de pelo que varía desde la cabra angora, la cabra cachemira, el camello, alpaca, llama y vicuña. Su longitud varía de 1 a 6 pulgadas. Su diámetro es de 10 a 50 micras. La fibra de lana es una proteína llamada queratina. Es la misma proteína que se encuentra en el cabello humano y las uñas. La queratina está formada de C, H, O, N y S. La seda, mundialmente es aceptada como una fibra de lujo. La seda tiene una combinación única de propiedades que no posee ninguna otra fibra: tacto seco, lustre natural, buena absorción a la humedad, buenas cualidades de caída y alta resistencia. La belleza y el tacto de la seda, así como su alto costo, probablemente originaron la industria de las fibras artificiales. 1.2.3.2 Fibras Químicas Son fibras textiles obtenidas por procedimientos químicos partiendo de polímeros sintéticos. Las fibras químicas se clasifican según la naturaleza del polímero que las constituye en: Fibras Artificiales y Fibras Sintéticas. Las Fibras Artificiales son la obtención general, la celulosa y las proteínas.

química de los polímeros naturales, en

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Las Fibras Sintéticas, se obtienen por procedimientos químicos los polímeros sintéticos, que son los que representan la materia prima. Según el método de obtención las fibras sintéticas pueden ser: Polimerizados y Policondensados. En el siglo diecisiete, un científico llamado Hooke sugirió que si un líquido apropiado se pasaba a presión a través de una pequeña abertura y se permitía congelarse, podría producirse una fibra semejante a la del gusano de seda. Casi 300 años después, un francés el conde de Chardonnet, elaboró la primera fibra útil a partir de una solución de celulosa. En 1910 se produjeron en forma comercial las fibras de Rayón en EE.UU. y en 1925 se produjo el acetato. Alrededor de 1940 se contó con la primera fibra sintética no celulósica, el nylon. Durante los siguientes 30 años aparecieron en el mercado 18 fibras genéricas.

1.3

PROCESO DE HILATURA

1.3.1 Hilatura de las Fibras Todos los procesos de hilatura de las fibras artificiales se basan en tres etapas generales.   

Preparar una solución viscosa tipo jarabe. Extruir esta solución a través de una hilera o tobera para formar una fibra. Solidificar la fibra por coagulación, evaporación o enfriamiento.

La materia prima puede ser un producto natural como la celulosa o una proteína, o pueden ser compuestos químicos que se sintetizan formando resinas. La extrusión es una parte muy importante del proceso de hilatura. Consiste en forzar o bombear una solución de hilatura a través de los pequeños orificios de una hilera o tobera. Una hilera es una boquilla pequeña, semejante a un dedal. Existen toberas de platino, que soportan la acción de los ácidos y álcalis, como las toberas para el rayón. El acetato y otras fibras se extruyen a través de hileras de acero inoxidable. Las hileras son diseños que se guardan celosamente y su costo es de hasta 1000 dólares. 1.3.1.1 Métodos de Hilatura de Fibras Artificiales A. Hilatura en Húmedo: acrílico, rayón, spandex. Es el proceso más antiguo, el más complejo y las fibras son débiles hasta que secan. Se requiere lavado, balqueado, etc. Antes de usarla.  La materia prima se disuelve con productos químicos.  La fibra se hila dentro de un baño químico.  La fibra se solidifica cuando coagula por el baño.

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B. Hilatura en Seco: acetato, acrílico, spandex, triacetato, vinyon. Es un proceso directo que requiere solvente. Se requiere recuperar el solvente. No requiere lavado.  Los sólidos de resina se disuelven con solventes.  La fibra se hila con aire caliente.  La fibra solidifica por evaporación del solvente. C. Hilatura por Fusión: nylon, olefina, poliéster, saran. El proceso es menos costoso, es más directo. Se realiza a altas velocidades de hilatura. No requiere solvente ni lavado. Las fibras tienen la forma del orificio de la hilera.  Los sólidos de resina se funden en un autoclave.  La fibra se hila al aire.  La fibra solidifica al enfriarse.

1.3.2 Hilatura de Fibras Cortas Los hilos hilados o hilado de fibras discontinuas se elaboran de fibras cortas que se tuercen juntas. Son adecuados para las telas que se utilizan en las prendas de vestir en las que se desea absorbencia, volumen, temperatura agradable o tener texturas semejantes al algodón o a la lana. Los hilados de fibras discontinuas se caracterizan por tener extremos por los que sobresalen fibras. El pelillo externo puede eliminarse de la tela por chamuscado. El hilado de las fibras cortas para formar hilos es una de las artes manuales más antiguas y se dice que es un invento tan importante como el de la rueda. Los primeros hilos e hilados de fibras se hicieron de lino, lana y algodón, todas ellas fibras cortas. 1.3.2.1 Métodos de Hilatura de Fibras Cortas A. Hilatura Convencional Es un proceso tardado y costoso, necesita de una serie de operaciones llevadas a cabo por máquinas individuales y ha requerido de una considerable mano de obra. Aunque se ha implantado la hilatura continua y se ha introducido cierta automatización. Las diferentes operaciones están diseñadas para:   

Limpiar las fibras y ordenarlas en forma paralela. Estirarlas construyendo una mecha. Torcerlas para mantenerlas unidas y darles cierta resistencia.

Como el Sistema para el algodón es representativo al resto, se estudiará aquí en detalle.

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Abertura La abertura separa, limpia y mezcla las fibras. Las fibras se encuentran comprimidas en las pacas. El algodón es pasado por una despepitadora. Se usan dos tipos de unidades desempacadoras, una es un sistema de alimentación con tolva y la otra es semejante a un carrusel. En ambos sistemas las pacas viajan sobre dispositivos que jalan pequeños mechones de fibra de la parte inferior de la paca y los deja caer sobre una rejilla o malla. La suciedad y basura se elimina con aire a alta velocidad. Las fibras limpias y sueltas se introducen en forma de tela a la unidad de cardado. -

Cardado La máquina para cardar se compone de cilindros cubiertos con una guarnición gruesa y pesada, de elementos llamados chapones. -

El cardado endereza parcialmente las fibras y forma con ellas una trama delgada que se unen en una cuerda suave conocida como mecha o cinta cardada. Estirado Aumenta el paralelismo de las fibras y combinan varias mechas de carda en una cinta de manuar. Esta operación contribuye a dar mayor uniformidad al hilo. El estirado se lleva a cabo por medio de un conjunto de rodillos, cada uno de los cuales gira a mayor velocidad que el conjunto anterior. -

Peinado El objetivo principal del peinado es colocar las fibras en posición paralela y eliminar cualquier fibra corta del resto, de tal manera que las fibras peinadas tendrán una longitud más uniforme. De la máquina de peinado las fibras salen en forma de mecha peinada. La operación de peinado y las fibras de mayor longitud son costosas, además de que se desperdicia casi un cuarto de la cantidad de fibra que se elimina en este proceso. -

Trenzado Es el paso por la mechera o trenzado que reduce el diámetro de la cinta, aumenta el -

paralelismo de las fibras y proporciona torsión. El producto se llama mecha de primera torsión, su diámetro es aproximado al de un lápiz. Hilatura La hilatura en anillos estira, tuerce y enrolla en una sola operación continua. El hilado proporciona la torsión que hace del hilo simple un hilado de fibra discontinua. -

B. Hilatura Directa La máquina de hilatura directa (Mackie) elimina el paso por la mechera pero utiliza aún el dispositivo de la continua de hilar de anillos para impartir la torsión. Esta máquina se utiliza para elaborar hilo más grueso para telas de pelo y alfombra.

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C. Hilatura de Cabo Abierto La hilatura de cabo abierto elimina el paso por la mechera y la torsión por anillos. Se evitan los nudos, se forman paquetes de hilos más grandes, se necesita menos supervisión de los operarios y se alcanzan velocidades de producción más altas. Las fibras de una mecha se introducen mediante un rodillo disgregador o cardina de modo que las fibras individuales sean transportadas por una corriente de aire y depositadas sobre la superficie interna de un dispositivo giratorio que se mueve a alta velocidad. D. Hilatura sin Torsión Elimina el proceso de torcido. Una mecha de primera torsión se moja, se estira, se rocía con apresto y se enrolla en un paquete. El paquete se vaporiza para gelatinizar el almidón y enlazar las fibras. Los hilos son planos, semejantes a listones y bastantes rígidos debido al apresto. Carecen de resistencia como hilos individuales pero aumentan su resistencia en la tela por la presión entre el urdimbre y el relleno o trama. La ausencia de torsión da a los hilos suavidad y buen lustre después de eliminar el apresto.

1.3.3 Elaboración de Telas El proceso de fabricación de telas determina el aspecto y la textura, su aspecto durante el uso, la conservación y el costo. Con frecuencia, el proceso determina el nombre de la tela; por ejemplo, fieltro, encaje, tejido, doble de punto, jersey. Elaboración de telas: 1.3.3.1 A partir de Películas  La solución se hace pasar a presión a través de las rendijas delgadas hacia una corriente de aire caliente o se deposita sobre un cilindro revolvente. Los polvos para moldeo se prensan entre rodillos calientes.  Son de bajo costo, resistentes a la suciedad, a prueba de agua y no son fibrosos. Tienen mala caída.  Son de baja resistencia a menos que tengan un soporte de tela. 1.3.3.2 A partir de Espumas  Se elabora introduciendo aire en una sustancia elástica. Los que más se usan son el hule y el poliuretano.  Es un material voluminoso, elástico.

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1.3.3.3 Fieltro Es una tela elaborada a partir de fibras. Las fibras de lana se cardan y peinan, se depositan en forma de una lámina gruesa, se rocían con agua y se hacen pasar a través de unas láminas calientes que las agitan. No se deshilacha ni se rasga. No se recupera del alargamiento. 1.3.3.4 Trencilla o Entretejido Son telas elaboradas por hilos. Los hilos se entrelazan en forma diagonal y a lo largo. Las telas son angostas y generalmente se usan para ornamentos. Son elásticas y fácil de amoldar a cualquier forma. 1.3.3.5 Tejido de Punto Es una técnica más rápida que el tejido en telar. Requiere más cantidad de hilo por unidad para lograr el cubrimiento. Las telas son elásticas, porosas y resistentes. 1.3.3.6 Encaje Son hilos anudados, se entrelazan los bucles o se tuercen para formar telas abiertas, casi siempre con algunas figuras. Pueden ser orillas decorativas o piezas completas. Se elaboran a mano o a máquina. 1.3.3.7 Tejidos en Telar Las telas tejidas se elaboran con dos o más conjuntos de hilos entrelazados perpendicularmente. Los hilos que corren en dirección longitudinal se llaman hilos de urdimbre y los que van en dirección transversal son hilos de trama o de relleno. El telar ha sufrido muchos cambios, pero el principio sigue siendo el mismo. Los hilos de urdimbre se sostienen entre dos soportes y los hilos de trama se insertan y compactan para formar la tela. El tejido consiste en las etapas siguientes:  Formación de la calada: la elevación de uno o más lizos para separar los hilos de urdimbre y formar una calada.   

1.4

Picada: pasar la lanzadera a través de la calada para insertar la trama. Ajuste de la trama: El peine empuja el hilo de la trama para acomodarlo y apretarlo en su sitio en la tela. Enrollado: la tela terminada se enrolla sobre el enjulio delantero del enrollado.

TEÑIDO

Dentro de los procesos de manufacturación a que se someten los textiles, existe una operación que por producir en ellos una característica tan acusada como es el cambio de su coloración y por enriquecer ésta de una forma tan ostensible el valor económico

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y artístico de ellos ha sido desde los más remotos tiempos objeto de una particular atención. La tintura ha sido una manifestación artística, en la cual, el tintorero al igual que el pintor, hacía uso de los recursos que los colorantes naturales le brindaban, para producir tonalidades de matices dentro de lo que permitían la gama de dichos colorantes. Si examinamos un proceso tintóreo cualquiera y seguimos una molécula de colorante durante la tintura, podremos apreciar que pasa por las siguientes fases: un movimiento a través de la fase líquida hacia la fibra, conocido como difusión del colorante en el baño tintóreo, su paso de la fase líquida a la fase sólida conocida con el nombre de adsorción, un movimiento desde la superficie de la fibra hacia su interior, que podemos catalogar como difusión a través de la fibra y por último el establecimiento de los enlaces entre la fibra y el colorante que constituye la fijación. Esquema de las etapas de tintura:

Los colorantes deben de ser partículas pequeñas solubles en agua o en algún otro vehículo para penetrar en la fibra. Las partículas no disueltas permanecen en el exterior y los colores tienen baja solidez o resistencia al desgaste y al sangrado. Los colorantes se clasifican de acuerdo a su composición química o método de aplicación, en el siguiente cuadro se puede apreciar el uso y características de los colorantes.

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Cuadro 1. 6 Usos y Características de los Colorantes COLORANTES

USOS

CARACTERISTICAS

REACTIVOS En condiciones de fijación Principalmente se utilizan alcalina forman un enlace en el algodón. químico estable con la fibra.

Buena solidez a la luz y al lavado. Producen tonalidades brillantes, sensibles a los blanqueadores de cloro. Buen poder de difusión.

A LA TINA Insolubles en agua.

Se utiliza principalmente para ropa de trabajo de algodón, prendas deportivas, telas de cortina.

Solidez al lavado y a la luz de buena a excelente. Variedad de colores incompleta.

AZOICOS (NAFTOLES)

Buena a excelente solidez a la Principalmente en luz y al lavado. algodón en estampados Gama completa de colores. por corrosión. Tonalidades brillantes.

AL CROMO Son mordientes, que Se utiliza en la lana. forman enlaces quelatos al reaccionar con la fibra. AL AZUFRE Insolubles en agua. ACIDO (aniónico) BASICO (catiónico)

Principalmente en algodón para ropa de trabajo pesada. Se utiliza más el tinte negro. En lana, nylon, seda y rayón modificado. Se utiliza principalmente en acrílicos, estampados sobre acetato. En poliéster modificado.

Solidez a la luz y al lavado de buena a excelente. Colores opacos. Solidez a la luz y al lavado varía de mala a excelente. Es sensible a los blanqueadores de cloro. Mala solidez al lavado. Varía con la luz. Colores brillantes. Colores sólidos en acrílicos se utilizan con mordientes sobre fibras distintas a la lana y seda.

DISPERSOS Desarrollados para Buena a excelente solidez a la Las partículas de colorante poliéster y acetato. luz y al lavado. se dispersan en el agua Fuente: Elaboración Propia

1.4.1 Curvas de Teñido: Diagramas Tiempo-Temperatura: El diagrama Tiempo-Temperatura da información sobre la duración y la temperatura de Tintura mínimas que son necesarias para corregir el equilibrio tintóreo del colorante.

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Diagrama 1.1 Curva de Teñido para Algodón con Colorantes Reactivos TEMP(°C) PRIMERA SEGUNDA SODA SODA

40 MIN. - 60 MIN.

T op.

AGOTAMIENTO GRADIENTE 1.5 - 1.8 °C/min PRIMER SEGUNDO CARBONATO CARBONATO

20

30

40

50

60

70

80

90

Para teñirse el algodón, primeramente debe ser descrudado, según el color que quiera desarrollarse puede ser un descrude simple con detergente y humectante ó con soda. El carbonato que se agrega ayuda a la subida del colorante en forma lenta, es como un ayudante para la sal que se agregó al principio como un mordiente. El carbonato se agrega en dos partes siempre de menos a más. La soda caústica de 36°Be es la que ayuda a la fijación del coloren la etapa final, la soda también es agregada de menos a más en dos partes en un intervalo de tiempo de 15 minutos. La temperatura óptima de teñido depende del colorante que se esté usando, puede ser el Cibacrón (Química Suiza) que trabajan a 60, 70 y 80°C; o pueden ser los Solazol (Clariant Perú) que trabajan a 60°C; o los Drimarén (Bayer) que trabajan a 50°C. Generalmente para todos estos el tiempo de mantenimiento o agotamiento es el mismo que va desde 40 a 60 minutos, dependiendo del color pastel u oscuro. Generalmente los procesos de teñido con colorantes reactivos son bastante largos, debido a su proceso. Su tiempo es de 3 horas a 4 horas.

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Diagrama 1.2 Curva de Teñido para Poliester con Colorantes Dispersos

60 MINUTOS 130 MANTENIMIENTO

GRADIENTE 1.5 °C/MIN. 80

COLORANTE DISPERSO

50 MATERIAL DISPERSANTE IGUALANTE 10

  

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

TIEMPO (MIN)

Los colorantes dispersos fueron creados especialmente para teñir el poliéster. Estos colorantes reaccionan con la fibra a altas temperaturas, de entre 110 a 130°C. Para teñirse necesitan un periodo de dos horas y media para su proceso.

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Diagrama 1.3 Procesamiento de Manufactura del Algodón

Página 17

Diagrama 1.4 Proceso de Manufactura de la Lana

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Diagrama 1.5 Procesos de Manufactura de Fibras Sintéticas

1.5

BIBLIOGRAFÍA

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APOYO y EL COMERCIO; Anuario 2000-2001; Empresa Editora El Comercio S.A.

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HOLLEN, NORMA “Introducción a los Textiles”, Editorial Limusa., Año 1989

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STOREY, JOYCE., Manual de Tintes y Tejidos, Editorial H. Blume, Año 1989

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CEGARRA, JOSÉ., Fundamentos Científicos y Aplicados de la Tintura de Materias Textiles, Año 1981

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CIBA GEIGY., Colorantes Terasil sobre PES / Colorantes Cibacrón F sobre CO, Suiza 1991

-

Revista editada por la Sociedad Nacional de Industria

-

Directorio Industrial del Perú 98-99. S.N.I.

Página 19



JOSÉ CEGARRA., Fundamentos Científicos y aplicados de la Tintura de Materias Textiles, Editorial Universidad Politécnica de Barcelona, 1980.



PERÚ REPORTING., Top 5000 Companies, Editorial Printer Colombiana S.A. 1996.



EL COMERCIO, Anuario 2000-2001, Editora El Comercio S.A.

Página 20

CAPITULO

TECNOLOGÍA DE PROCESAMIENTO DEL PESCADO

2

2.1 INTRODUCCIÓN El Perú es un país que cuenta con grandes recursos naturales, entre ellos, la riqueza de su biótica marina que proporciona a las empresas del sector pesquero materia prima netamente nacional, de está manera la industria pesquera constituye una de las bases de la economía nacional, en donde las plantas de harina de pescado iniciaron sus actividades tratando de aprovechar los sobrantes de la pesca destinada al consumo humano, convirtiéndose rápidamente en una industria que aporta gran parte de divisas al estado, asignándosele más de un tercio de la pesca mundial. Sin embargo, la industria de harina y aceite de pescado sufrió una caída a inicios de 1998, generando graves problemas para las empresas productoras debido a la reducción del recurso anchoveta por el sobrecalentamiento de las aguas durante la época del fenómeno del niño, asimismo las exportaciones de estos productos sufrieron caídas significativas, contrayéndose en un 70%. Un subproducto de la harina de pescado es el aceite que se utiliza principalmente en la elaboración del aceite compuesto, margarinas, jabones y combustible.

2.1.1 Producción Se muestran en el cuadro 2.1 y 2.2

Página 21

Cuadro 2.1 Producción Pesquera Año 2000 (en miles de toneladas métricas ). 1/ ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL AGO SET

OCT

NOV

DIC

-9,3

-10,3

134,3

-17,1

26,9

28,8

63,5

-28,1

16,3

,24,7

Consumo Industrial 2/ -27 -49, Anchoveta 303,7 88,1 Otras especies 3/ 109,9 108,4 Consumo humano 1,8 9 2/ Congelado 12,5 13,3 Conservas 29,8 30 Fresco 29,3 27,1 Seco-salado 2,3 2,2

554,6 25,7

-24,4 889,9 13,4

-7,9

-4,3

-16,3

-4,7

-25

-19

15,3 11,5 26 3

9,5 8,8 25,2 3,5

12,7 3 24 2,9

10,4 25,1 25 3

8,4 25,4 26,1 2,8

12,4 27,1 29 3,1

Pesca Marítima 2/

1782,9

-16,7

-7,8

65,6 58,1 598,8 462 224,3 1423,5 1346,9 1018,1 0,1 0 6,9 10,2 26,3 24,2 10,3

Variación Anual 2/ 8,6

-43,3 22,8 -50,2 438 1243,1 828,3 2,3 9,9 12,7

24,7 39,2 -65,9

-8,7

-12,5

7,6

33,5

-4,5

12,2 7,5 26,3 2,7

9,8 0,8 24,4 2,5

13,5 8,7 27,7 2,8

14,6 18 30,9 3,2

-38,5 5,8 12,6 13,3

-15,6 -36,3 -34,1

-25,7

-8,5

38,5

98

1,5 2

1,4 1,8

1,6 2

-1,8 2,8

-27,9

15

-22,8

8,1

Pesca Continental 2/

19

53

72,7

41,4

23,2

10,1

Fresco Seco-salado

1,2 2

1,3 1,9

1,3 1,8

1,4 1,7

1,5 1,7

1,6 1,8

1,2 1,5

TOTAL 2/

-7,9

-7,2

131,4

-15,2

26,7

27,8

57

1,3 1,7

1,4 1,9

-19,2 -11,9

1/ Preliminar 2/ Variaciones porcentuales con respecto al mismo periodo del año anterior 3/ Incluye principalmente a las siguientes especies: sardina, jurel y caballa Fuente: Anuario 2000-2001, El Comercio

Cuadro 2.2 PRODUCCIÓN MANUFACTURERA Año 2000 (Indice del volumen físico. Año base: 1994). 1/ ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT Harina y aceite de pescado Conservas y Producción Congelada pescado

48,1

de

22,7

219,2

154,5 159,2 101,7

108,7 172,7 160,4 123,8

94,5

78

2,9

129,7 106,2 135,9

NOV

DIC

Año 96,3

1,2

49,3

148,5

98,5

94

63,7

103,3

124,8 112,1

1/ Preliminar Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

2.1.2 Exportación Pesquera A continuación se muestra en el cuadro 3, la exportación pesquera durante el año 2000 en nuestro país y en el cuadro 4 las principales empresas exportadoras del sector.

Página 22

Cuadro 2.3 Exportación

Productos Pesqueros Harina de Pescado Volumen (miles tm) Precio (US$/tm) Aceite de Pescado Volumen (miles tm) Precio (US$/tm) 1/ Preliminar

ENE

FEB

Año 2000 (en millones de dólares). 1/ MAR ABR MAY JUN JUL AGO

80,6

69,7

58,8

76,2

70,7

61,4

52,7

186,3

157,9

379,6

SET

OCT

NOV

DIC

TOTAL

84,8

102,1 128,1 109,1 57,5

74,7

35,5

76,7

953,9

65,7

74,5

94,7 118,9 101,1 56,9

69,6

32,3

74,7

873,2

139,7

182,5

215,8 272,2 326,3 264,7 146,6 177,7 87,3 194,1 2351,1

388,7 377,3

359,7

345,5 348,1 364,4

382

388,2 391,4 369,9 384,9 371,4

9,8

8,3

6,1

10,6

10,3

7,4

9,2

8

0,6

5,1

3,2

2

80,6

47,2

36,9

29,3

70,3

64,3

47,8

53,9

48,2

2,7

28,7

16,3

11

456,4

208,6 225,1 207,5

150,3

159,6 154,4 171,5 166,5

230

178

198,8

181

176,7

Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

Cuadro 2.4 LOS DIEZ PRINCIPALES EXPORTADORES PESQUEROS Años: 1999 y 2000 (en millones de dólares FOB). 1 Grupo Sipesa 2 Austral Group 3 Pesquera Hayduk 4 Pesquera Industrial El Ángel 5 Pesquera Exalmar 6 Empresa Pesquera San Fermín 7 Pesquera Diamante 8 Corporación Fish Protein 9 Corporación Pesquera Inca 10 Conservera Garrido SUBTOTAL TOTAL

1999 87,72 93,39 57,75 25,99 24,23 25,14 19,87 15,45 17,64 9,73 376,89 600,50

2000 150,25 104,49 83,67 44,60 43,73 36,39 35,26 30,68 27,06 26,47 582,62 963,90

Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

2.1.3 Productos Obtenidos a partir del Procesamiento del Pescado 2.1.3.1 La Harina de Pescado Se conoce con el nombre de “harina de pescado” al producto sólido, seco y molido, de bajo contenido de grasa, obtenido mediante la separación de los contenidos de agua y aceite del pescado, principalmente la anchoveta o sardina. La harina de pescado es una valiosa fuente de proteínas destinada específicamente a la alimentación animal monogástricos, lo que se convierte en un producto de consumo humano indirecto. Se emplea mezclándola con otros productos con la finalidad de obtener alimentos balanceados que garantizan una crianza animal saludable, recomendada

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especialmente para las etapas de desarrollo y engorde. Es altamente digerible gracias a su nivel proteico y a su escasez de fibras; y tiene buena palatabilidad (comida aceptada por los animales). La harina de pescado está compuesta principalmente de una mezcla de sólidos, agua y grasas, en diferentes porcentajes que establecen la calidad del producto. La mezcla de sólidos está compuesta mayormente por proteínas. Cuando se elabora adecuadamente la harina de pescado, su contenido proteico es de mayor calidad debido a los aminoácidos que contiene, entre ellos la lisina, la cistina y la metionina, denominados aminoácidos esenciales. Uno de los parámetros para la compra de harina de pescado es su nivel de proteína, que se determina indirectamente a partir del contenido de nitrógeno. Se considera grasa a la materia extraída de la harina de pescado mediante un solvente orgánico (como el hexano o el éter etílico). El porcentaje de grasa en las harinas de pescado tiene que ser limitado, a pesar de que es una fuente óptima de energía gracias a su alto contenido calórico siendo necesaria la adición de antioxidantes en la harina para evitar la auto combustión. Otra causa de la limitación de este porcentaje de grasas es que dan aroma a pescado a las carnes de los animales que la consumen, si se encuentra en porcentajes elevados. 2.1.3.2 Tipos de Harina de Pescado La calidad de la harina de pescado se clasifica en el país según su composición química: A. B. C. D. E. F. G. H.

De alto contenido de proteína con antioxidante. De alto contenido de proteína sin antioxidante. De normal contenido de proteína con antioxidante. De normal contenido de proteína sin antioxidante. De bajo contenido de proteína con antioxidante. De bajo contenido de proteína sin antioxidante. Harina negra. Harina desgrasada.

Los criterios internacionales establecen tipos de calidad que son referenciales, ya que la comercialización entre comprador y vendedor es la que determina las propiedades y composición de la harina. Para el año 2000 la harina de pescado sin desgrasar impropio para la alimentación humana, con contenido de grasa mayor al 2% en peso se encuentra en el segundo

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lugar entre los diez principales productos exportados con 870,57 millones de dólares FOB. 2.1.3.3 Aceite de Pescado El aceite de pescado es un subproducto de la elaboración de harina, se utiliza principalmente en la elaboración del aceite compuesto y margarinas. Generalmente la comercialización se hace como aceite crudo, es decir, el aceite que ha sido extraído directamente del pescado durante el proceso de centrifugación y que no ha sido sometido a ningún proceso de refinamiento o clarificación. 2.1.3.4 Venta y Cotización de Productos Pesqueros En los siguientes cuadros se puede observar la venta y cotización de los productos pesqueros en el año 2 000.

Cuadro 2.5 VENTA DE PRODUCTOS PESQUEROS Año 2000 (en miles de TMB y variación porcentual). Enero - Noviembre 2000 Variación % 361 18,3 30,1 -0,7 4,5 -28,6 21,2 6 305,2 23,5

Total Enlatado Congelado Curado 1/ Fresco

1/ Ventas locales para el consumo humano directo Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

Cuadro 2.6 COTIZACIONES CIF DE PRODUCTOS PESQUEROS Año: 2000 (Datos Promedio del Periodo). 1/ Harina de Pescado 2/ HAMBURGO US$/TM

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct Nov Dic

419,52 420 398,48 368,33 392,95 428,18 445 435 433,10 418,86 414,09 461 419,54

AÑO 2000 2/ A partir de 1996 la cotización corresponde al tipo Perú 64% CANDF (costo y flete). Fuente: Anuario 2000 - 2001 El Comercio

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2.2 MATERIA PRIMA E INSUMOS 2.2.1 Materia Prima La materia prima para la elaboración de la harina de pescado es principalmente pescado entero, no usado en el consumo humano directo como el pescado grasoso y el magro, y los residuos de la industria conservera. La composición química de los peces varía de acuerdo a las especies, estaciones del año, madurez sexual, tipo de alimentación, etc., pero se pueden dar valores promedios como sigue: Proteínas entre 15% y 19%. Grasa entre 4% y 27%. Cenizas entre 1.5% y 4%. Agua entre 55% y 80%. Según Salked, la materia prima se descompone rápidamente por acción de los microorganismos provenientes del contenido estomacal del pescado, propiciando la solubilización de las proteínas con la consiguiente pérdida de peso, además la hidrólisis de los lípidos da lugar a la formación de ácidos grasos libres que influyen negativamente en la calidad del aceite a producirse.

2.2.2 Insumos El antioxidante es el principal insumo que se agrega a la harina de pescado, cuyo objetivo es estabilizar la harina y así detener cualquier oxidación posterior debido a las grasas contenidas en ella. De esta forma, el calor producido durante su almacenamiento es menor y no afecta por tanto la calidad de la proteína. Otro insumo importante son los sacos de tiras de polipropileno cruzadas y el pabilo para la operación de ensacado de la harina. Como insumo energético se tiene al petróleo Búnker N°6, que se usa principalmente para la combustión de las calderas y del secador.

2.3 PROCESO 2.3.1

Descarga y Pesado de la Materia Prima

La materia se transporta a la fábrica por bombeo, mediante tubería absorbente llegando a un desaguador estático que tiene por función extraer el agua de la materia prima. Seguidamente el pescado es llevado por medio de un transportador de malla

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hacia la tolva para luego ser vertidos sobre la poza de almacenamiento, que son en número de dos y que tienen una capacidad de 450 TM como promedio cada una y en cuyo fondo cuentan con un transportador helicoidal. El pescado es una materia prima que no soporta almacenamiento por mucho tiempo, sin que se inicie el proceso de descomposición, por esto deben tomarse todas las precauciones necesarias a fin de hacerla llegar rápidamente a la planta y en las mejores condiciones. Tal como se muestra en el diagrama de bloque 2.1

2.3.2 Cocción El cocinado tiene por objeto coagular la proteína, dar mayor firmeza muscular y romper las células grasas para formar una masa capaz de resistir la presión en el prensado. El pescado es transportado de las pozas por medio de elevadores de rastras hacia una tolva que alimenta constantemente dos cocinadores donde el pescado recorre en forma continúa una superficie calentada por medio de vapor, llegándose a una temperatura de 100°C. El tiempo de permanencia del pescado oscila entre 15 y 25 minutos dependiendo de la calidad de materia prima. 2.3.2.1 Desaguado El pescado cocinado saliente del cocinador es descargado en un tragante que lo conduce al pre-streiner, instalado delante de la prensa. Esta provisto de un tamiz rotatorio con orificios de 7 mm., de diámetro interiormente, está dotado de un helicoidal que se encarga de transportar el pescado hasta la boca de alimentación de la prensa. El tamiz está sujeto a un eje central que termina en un engranaje conectado en a un motor. 2.3.2.2 Prensado El objeto de esta fase es la separación del agua mezclada con parte del aceite de la materia en tratamiento. El material que sale de la prensa deja más o menos el 50% del agua. Una torta o cake de prensa satisfactoria puede contener hasta menos del 50% de humedad con 3% a 5% de grasa. Obviamente el resultado de la prensa determina la calidad y composición de la harina resultante. En consecuencia, el trabajo de la prensa debe ser observado cuidadosamente al igual que la alimentación del cocinador. Aproximadamente un 30% de los sólidos pasan al licor de prensa, el 70% restante forma la torta de prensa. El licor de prensa fluye por gravedad a un tanque como este licor contiene por lo menos 5% de sólidos insolubles el líquido conviene tenerlo en

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movimiento para evitar que se asienten los sólidos que contienen. Además es importante mantener la mezcla homogénea posible para ser tratada por los separadores de sólidos. Tal como se muestra en el diagrama de bloque N°1. 2.3.2.4 Separado de Sólidos Insolubles El líquido extraído de la prensa y del pre-trainer contiene sólidos en suspensión, los cuales mediante un separador de sólidos se recuperan para ser enviados a los secadores junto con la torta de prensa. El separador de sólidos recupera una buena porción de sólidos insolubles, dejando el licor de prensa listo para la extracción del aceite 2.3.2.5 Centrifugado La finalidad de esta operación es de separar lo mejor posible el aceite del líquido de prensa, de manera que el contenido de aceite en la fracción acuosa separada sea mínimo. El líquido de prensa ingresa al equipo y por acción de la fuerza centrifuga es separado en dos fases: el aceite y una fase acuosa (agua de cola). 2.3.2.6 El Agua de Cola La evaporación de agua de cola constituye una de las operaciones más complejas en la fabricación de la harina de pescado. El objetivo de este proceso es obtener una solución concentradas con los últimos sólidos disueltos y en suspensión contenidos en el agua de cola. Estos sólidos en el agua de cola representan alrededor del 7-8% de su composición, sin embargo son el 20-25% de la harina final por lo que es necesario su recuperación.

2.3.3 Secado El secado tiene por objeto hacer estable el producto frente a posibles alteraciones por bacterias o enzimas, reduce el volumen del producto y facilita la elaboración de un polvo que supone una economía de manejo de almacenamiento y transporte. Tal como se muestra en el diagrama 2.1. Esta operación es un punto crítico en la producción de harina de pescado y en ningún caso la temperatura de la harina en el secador debe subir a temperaturas inadecuadas que deterioren los aminoácidos esenciales. Si no se hidrata lo suficiente la torta de prensa se puede producir crecimiento de mohos y bacterias, reduciendo su valor nutritivo. El secado debe eliminar o reducir humedad hasta un máximo de 8%.

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2.3.4 Molido El objeto de este proceso es reducir un polvo homogéneo, con buen aspecto, de manera que facilite el pesado, ensacado y transporte y que pueda mezclarse sin dificultad con el resto de los componentes. A la harina molida se les refrigera con el aire proveniente de dos ventiladores.

2.3.5 Dosificación de Antioxidante El polvo es transportado a un dosificador que agrega el antioxidante al producto en proporción de 600 a 800 partes por millón. El antioxidante que se utiliza para la estabilización de la harina es el Ethoxiquin y es importante su adición para evitar que la harina se oxide y pueda llegar incluso a combustionar por una reacción exotérmica entre la grasa de la harina y el aire.

2.3.6 Ensacado y Almacenaje La harina con antioxidante pasa a una balanza automática que pesa 50 kilos y llena unos sacos de polipropileno con ella. Una vez pesada y ensacada la harina, se cose la bolsa y se transporta a la zona de almacenamiento, en donde se apila en rumas de 20 toneladas, para identificar los lotes de harina y sus características o historia de producción. Debido a que el almacenaje es al aire libre, estos sacos se protegen en las noches y durante la temporada de lluvias con unos mantos de polipropileno para evitar el humedecimiento. Tal como se muestra en el diagrama 2.1.

Página 29

Diagrama 2.1 Procesamiento del Pescado

2.4 BIBLIOGRAFÍA 



APOYO y EL COMERCIO; Anuario 2000-2001; Empresa Editora El Comercio S.A. ALICIA ISABEL GARCÍA YI., Evaluación de Impacto Ambiental de una Planta Procesadora de Harina de Pescado”, Universidad de Lima



REVISTA: INDUSTRIA PERUANA, Situación del Sector Industrial”, Enero de1999.



FUNDACIÓN NATURA EDUNAT II “Potencial Impacto Ambiental de la Industria en el Ecuador”, JULIO 1991 .

Página 30

Página 31

CAPITULO

INDUSTRIA DE CLORO SODA 3.1

3

INTRODUCCIÓN

La industria Cloro Soda, como parte del sector Química Básica, en los últimos años ha venido aumentando su producción debido a que estos productos químicos son insumos básicos para diversas industrias como por ejemplo: la industria de detergentes, textil, jabones, alimentos balanceados; alcanzándose una producción a nivel nacional de soda cáustica en el año de 1997 de 47 567 TM. La industria química de Cloro Soda, toma como materia prima el cloruro de sodio y la energía eléctrica para convertirla en diferentes productos como: 

Soda cáustica líquida, es el principal producto que se obtiene a nivel industrial por medio de la electrólisis de soluciones acuosas de cloruro de sodio, la soda cáustica se emplea en la industria del papel (para la preparación de la pulpa), en la industria del jabón y aceites para la obtención de jabones metálicos "duros" (base de algunas grasas lubricantes convencionales), en la formulación de detergentes, en la industria textil, industria química para la obtención de tenso activos celulósicos, hojas y películas celulósicas, en la metalurgia y refinación del petróleo.



Acido Clorhídrico, se obtiene por síntesis directa de cloro e hidrógeno, y absorción de agua hasta alcanzar la concentración deseada, esta sustancia química es utilizada en la industria petroquímica, tratamiento de agua, limpieza, acondicionamiento de superficies metálicas, en la fabricación de cloruros, en la fabricación de plásticos, minería y petróleo.



Cloro Líquido, se obtiene por electrólisis diluidas de hidróxido sódico y lechada de cal en torres de absorción, el cloro líquido es empleado principalmente en la industria petroquímica para la fabricación del PVC, en el tratamiento del agua potable, industria textil y pulpa de papel.



Cloruro Férrico, se obtiene atacando el mineral de hierro con ácido clorhídrico concentrado, seguido de una cloración, se le emplea en la elaboración de coagulantes en el tratamiento de agua, materia prima para colorantes, agente decolorante en el refinado de aceite y grasas, agente oxidante en la industria orgánica.

Página 32

3.1.1 Mercado de Producción 3.1.1.1 Empresas Productoras A continuación se muestra en el cuadro 3.1, la empresa líder en la producción de insumos de la Química Básica a nivel nacional: Cuadro3.1 SUSTANCIA QUIMICA INDUSTRIAL

NOMBRE DE LA EMPRESA

Soda Caústica Liq. (50%)

QUIMPAC S.A

Acido Clorhídrico al (33%)

QUIMPAC S.A

Cloruro Férrico

QUIMPAC S.A

Fuente: Perú The Top 5000 1996 – Perú Reporting

3.1.1.2 Empresas Comercializadoras A continuación se muestra en el cuadro 3.2, las principales empresas dedicadas a la comercialización de ciertos insumos de la química básica. Cuadro 3.2 SUSTANCIA QUÍMICA Soda Caústica Líq. (50%) Acido Clorhídrico al (33%) Cloruro Férrico

EMPRESAS COMERCIALIZADORAS Diamond S.A. Empresa Minera del Centro Mundo Químico

Hipoclorito de Sodio

Empresa Goicochea S.R.L. Mundo Químico Química Sayán S.A.

Fuente: Perú The Top 5000 1996 – Perú Reporting

3.1.1.3 Mercado de Destino de los Productos a Nivel Internacional A continuación se muestra en el cuadro 3.3, el mercado de destino de algunos de los insumos de la química básica. Cuadro 3.3 SUSTANCIA QUÍMICA Soda Caustica Liq. (50%) Acido Clorhídrico (33%)

PAÍS Bolivia, Colombia, Chile, Ecuador Bolivia, Colombia, Costa Rica

Fuente: Sistema Subregional de información Estadística

3.1.1.4 Producto Bruto Interno en la Industria Química En el Cuadro 3.4 se muestra los valores a precios constantes de 1994 Cuadro 3.4 INDUSTRIA

1994

1995

1996

1997

1998

1999p/

Industria Química

2667

2730

2827

3075

2961

2879

Fabric. Polvos Químico Básicos

455

463

534

540

578

560

Fuente: Anuario Estadístico Económico - Financiero 1999-2000 Instituto Nacional de Estadística e Informática.

Página 33

A continuación se muestra en el cuadro 3.5 los valores a precios corrientes (S/.) Cuadro 3.5 INDUSTRIA

1994

1995

1996

1997

1998

1999p/

Industria Química

2667

2932

3315

3789

4440

4321

Fabric. Polvos Químicos Básicos

455

496

604

702

805

823

Fuente: Anuario Estadistíco Económico-Financiero 1999-2000. Instituto Nacional de Estadística e Informática.

3.1.1.5 Indice del Volumen Físico de la Soda Cáustica Líquida A continuación se muestra en el cuadro3.6. Cuadro 3.6 AÑO 1997 1998 1999

TOTAL 47968 65989 72119

ENE. 3759 3999 5162

FEB.. 3705 4304 6000

MAR. 4492 5409 6539

ABR. 3537 5225 6322

2000* 25743 6172 6212 6946 6413

MAY. 3908 5641 6551

JUN. 4088 5437 6119

JUL. 4135 5752 5561

AGO. 4020 6207 5437

SET.. 3992 6386 5838

OCT. 4213 6428 6279

NOV. 3971 5683 6150

DIC. 4148 5518 6161

-

-

-

-

-

-

-

-

Fuente: "Anuario Estadístico Económico - Financiero 1999-2000". Instituto Nacional de Estadística e Informática.

3.2

MATERIA PRIMA

3.2.1

Cloruro de Sodio

La materia prima en la producción de la soda cáustica es el cloruro de sodio, extraída de las salinas de Huacho, se prefiere esta zona debido a su cercanía geográfica y por su alto grado de pureza. La sal cristalizada es sometida a un lavado y reducida de tamaño (por golpe) y tamizada, la composición promedio de un lote de sal es la siguiente: Base seca: -% NaCL : 98,79 -% CaSO4 : 0,39 -% MgCL2 : 0,48 -% MgSO4 : 0,19

3.2.2

Agua

En el tratamiento del agua industrial sometida a un proceso de intercambio catiónico, obteniéndose agua blanda (10 ppm dureza total), posteriormente esta agua se usará en el desamalgamador y en el enfriamiento en hornos, Compresoras, etc. El agua industrial es usada directamente para eyectores, refrigeración de bombas, limpieza industrial, servicio higiénico, etc.

Página 34

3.2.3 Floculante Por lo general se emplea el magnafloc 611 en disolución acuosa de 4g/l, su uso es de aglomerar los precipitados de carbonato de calcio y de hidróxido de magnesio.

3.3

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La materia principal para todo el proceso industrial es la salmuera (NaCl), proveniente de dos salinas se encuentran localizadas en:  

Salinas de Otuma, ubicada en la pampa de Otuma, en el distrito de Pisco. Salinas de Huacho, ubicada en la provincia de Huaura departamento de Pisco.

3.3.1 Proceso de Cloro-Soda Esta planta basa su producción en el proceso electrolítico de cloruro de sodio (sal), el cual se realiza en celdas de cátodo de mercurio, obteniéndose como producto principal soda cáustica en solución al 50%, cloro gaseoso e hidrógeno. Está constituida por varias secciones relacionadas entre sí, son las siguientes:       

Sección de preparación de salmuera Sección de celdas Sección de purificación y comprensión de cloro Sección de licuado de cloro Sección de síntesis de ácido clorhídrico Sección de hipoclorito de sodio Sección de soda sólida

3.3.1.1 Sección de Preparación de Salmuera Al inicio del proceso la sal recibida de las Salinas es depositada en dos canchas de almacenamiento, luego es vertida directamente a dos saturadores que operan en paralelo, en donde se vierte simultáneamente la salmuera agotada que retorna de las celdas electrolíticas. La salmuera saturada a 305 gpl de NaCl, pasa por bombeo a un banco de tres reactores, instalados en serie que cuentan con un sistema de agitación mecánica. A la salida del tercer reactor la salmuera es vertida a un tanque decantador donde se inicia la precipitación de las partículas aglomeradas, este tanque cuenta con un sistema de rastras que permite conducir las partículas formadas hasta el centro del tanque, los sedimentos son automáticamente descargados, la salmuera sobrenadante que cae por rebose en una canaleta que circunda el tanque es posteriormente pulida mediante una filtración. La salmuera purificada es acidulada adecuadamente y entregada al proceso

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electrolítico del cual es recuperada, agotada y saturada de cloro, pasando por un proceso de declorinación con aire para retornar al sistema de saturación, previa corrección de pH. 3.3.1.2 Sección de Celdas Las celdas usan ánodos de titanio. La duración de los ánodos depende de la producción de cloro,. En el proceso, la salmuera concentrada y purificada, se hace pasar la salmuera entre dos electrodos conectados a una fuente de energía eléctrica. Por el fondo de la cuba circula una capa de mercurio conectada al polo negativo del generador, en la parte superior van los ánodos de titanio conectados en el polo positivo. Al conectarse la energía eléctrica se descarga el sodio, el cual se amalgama y sale de la cuba disuelto en la corriente de mercurio, el cloro escapa por la parte superior de los colectores, la amalgama de Na(Hg) sale por el cabezal de salida y por gravedad descarga un reactor de lecho (descomposer) esta contiene aproximadamente un 0,2% de sodio que se descompone con agua dando una solución de soda cáustica y regenerando el mercurio; además se genera hidrógeno que es recolectado para su posterior utilización, la operación se desarrolla en forma continua. La salmuera agotada sale por el cabezal de salida de la celda y fluye por gravedad al tanque de salmuera débil. Las reacciones del proceso en celdas son dos: La segunda reacción se desarrolla en un reactor de lecho. NaCl

+ Hg

Na(Hg) + H20

Na(Hg)

+

½ Cl2

NaOH

+

Hg + ½ H2

El descomposer (reactor de lecho) es una torre de acero donde la amalgama de sodio reacciona electrolíticamente con agua desmineralizada que fluye en contra corriente en presencia de grafito para producir la soda cáustica e hidrogeno, el flujo de agua será controlado y estará de acuerdo con la carga y concentración de la soda. La amalgama que sale de la celda fluye por gravedad al descomposer entrando por la parte superior pasando por una trampa de mercurio que lo retiene, el agua entra cerca del fondo para subir por el interior del equipo en donde encontrando la amalgama se descompone, formando una solución de soda. El hidrógeno gaseoso que sale por la parte mas alta arrastra los vapores de agua y mercurio cuya cantidad esta de acuerdo con la temperatura, es refrigerado por intercambiadores de calor individual con el objeto de condensar los vapores de mercurio que regresan por gravedad al descomposer.

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La soda cáustica sale por rebosamiento de la parte superior del descomposer, pasa a través de un dispositivo rompedor de corriente para luego fluir por gravedad a los tanques de almacenamiento. 3.3.1.3 Sección de Purificación y Compresión de Cloro El sistema de purificación de cloro está constituida por un filtro de cloro húmedo, seguido de un intercambiador de calor de titanio con enfriamiento por agua. Después de dicho enfriamiento, el cloro pasa por un filtro y luego a una segunda etapa de enfriamiento mediante otro intercambiador de calor de titanio con agua sub enfriada, concluyendo la purificación en dos torres de secado en contra corriente con ácido sulfúrico. El cloro seco es comprimido mediante compresores rotativos de anillos líquido hasta una presión de 2,5kg/cm2. Diagrama 3.1 Producción de Soda Cáustica SAL INDUSTRIAL CADENA DE ARRASTRE

RESIDUO SAL DISUELTA

RECICLO DEL DECLORINADOR SALMUERA SATURADA NA2CO3

FLOCULADOR

SOLUCIÓN DE MAGNAFLOC

HCL

TANQUE CLARIFICADOR

NAOH PRECIPITADOS FORMADOS

PRE-FILTRO

TANQUE ACONDICIONADOR CELDAS DE HG

CL2 DESAMALGADOR

TANQUE DE RETENCIÓN SALMUERA DÉBIL

NAOH (50%) TANQUE DE RETENCIÓN

DECLORINADOR CL2 AIRE

FILTRO REACTOR

CONSUMO INTERNO

ALMACENAMIENTO NAOH

3.3.2 Sustancias Derivadas del Proceso Cloro Soda 3.3.2.1 Sección de Ácido Clorhídrico Se emplea como materia prima el cloro procedente de compresoras y el hidrógeno que se produce de los desamalgamadores. El hidrógeno para su uso es previamente almacenado en un gasómetro y luego es alimentado mediante compresoras hacia la producción de síntesis de cloruro de hidrógeno.

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La alimentación de cloro e hidrógeno es proporcional, debiendo existir un exceso de hidrógeno para asegurar la reacción total del cloro. La combustión del cloro puede expresarse por la siguiente reacción: H2 + Cl2

2 HCl

El cloruro de hidrógeno después de su formación es absorbido en contracorriente con agua blanda en la torre de absorción. De acuerdo a la alimentación de agua blanda se obtienen soluciones de ácido clorhídrico concentrado o diluido, el proceso de ácido clorhídrico se muestra en el diagrama 3.2. El ácido clorhídrico al 33% es obtenido mediante la absorción en agua de HCl al 100%, en las cámaras de combustión; los absorbedores son refrigerados con agua enfriada procedente del sistema general de enfriamiento de la planta. Diagrama 3.2 Proceso de Ácido Clorhídrico H2O DESALMALGAMADOR H2 GASOMETRO VAPOR DE H2O SEPARADOR DE GASES

VAPOR DE Hg

CL2

CONDENSADOR

HORNO CONSUMO INTERNO HCL 33%

RESIDUOS H 2O PH4

RESIDUOS DE Hg (RECICLABLES)

3.3.2.2 Sección de Hipoclorito de Sodio La soda preparada es bombeada a uno de los tanques de preparación, de este tanque se bombea la solución a través de un intercambio de calor; así la soda fría ingresa a la torre de absorción por la parte superior, y en contracorriente ingresa el cloro pobre. La solución básica a medida que desciende, absorbe el cloro y da lugar de esta manera a la formación de hipoclorito de sodio, esta solución sale del absorbedor y retorna al tanque de preparación; este ciclo es continuo y se repite hasta la obtención de una solución de hipoclorito de sodio que contiene un mínimo de hidróxido de sodio de 10g/L aproximadamente. El producto final es transferido a un tanque de almacenamiento iniciándose

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inmediatamente una nueva Carga. El proceso del hipoclorito de sodio se muestra en el diagrama 3.3. La reacción de formación de hipoclorito es la siguiente: 2NaOH + Cl2

NaOCI + NaCl + H20 + Calor

A. Producción de Lejía Este producto conocido como "agua de lavado" se ha hecho indispensable en todos los hogares y por lo tanto su consumo es importante tanto para la desinfección como para el blanqueo de la ropa. La lejía líquida está constituida por carbonato de soda, hipoclorito de sodio, agua, su preparación es sencilla pues no presenta mayores dificultades al igual que su comercialización, hay que tener cuidado en su distribución y envasado evitando todos los riesgos posibles. Las fórmulas para preparar lejías son numerosas, en algunos casos se buscan las propiedades más ilusorias que efectivas y otros parten de complicadas instalaciones hasta la fabricación del hipoclorito por procedimiento electrolítico. Pero podemos mencionar los procedimientos más prácticos y económicos: 

La más sencilla y eficaz consiste en llenar con agua el depósito, agregar el cloruro de calcio, agitar hasta que se disuelva, incorporar luego la sosa, remover con agitador durante un par de horas, dejar que repose 10 a 12 horas, luego se procederá a embolsar y comercializar.



Hay fabricantes que emplean únicamente el carbonato de sosa y cloruro de cal para prepararla, siendo las proporciones convenientes para una lejía de buena calidad: 10 Kg del primer producto y 8 Kg del segundo por cada 100 litros de agua, de modo que la mezcla tenga unos 40 gramos de cloro activo por litro y puede diluirse en frío en 40 veces su volumen en agua para la ropa y en 20 para el fregado y desinfección.



Otros fabricantes incluyen la sosa cáustica en la preparación, porque consideran que con ellos, la lejía es más eficaz y blanquea mejor la ropa.

Es frecuente que se añada a la lejía pequeñas cantidades de azul de ultramar para darle un tono azulado o de dicromato de potasio para darle aspecto ámbar marino, o de silicato sódico para aumentar su alcalinidad. Otra forma práctica de elaboración es a partir del hipoclorito de sodio concentrado, luego este se diluye al 10%, a este puede agregarse aromas y colorantes para hacerlo más agradable a la vista y mejorar su producción para los consumidores.

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Diagrama 3.3 Proceso de Hipoclorito de Sodio CELDA DE Hg

SALMUERA DEBIL

DECLORINADOR CL2 DEL CONDENSADOR

NaOH 50% CONSUMO INTERNO H 2O

REACTOR

LEJÍA

NaOCl

3.3.2.3 Sección de Hidróxido de Sodio Sólido La soda líquida proveniente de la planta de cloro soda es llevada del tanque de almacenamiento hacia un tanque de cabeza a través de bombas centrífugas, para su posterior distribución a los hornos evaporadores. La soda sólida proveniente del tanque de cabeza ingresa a los economizadores donde aumenta su temperatura, luego ingresa a los hornos evaporadores, los cuales son del tipo de llama abierta. En los hornos se evapora el agua, quedando como producto final soda sólida enviada para su posterior transformación. La soda en estado sólido que sale de los hornos evaporadores es recepcionada en moldes de acero inoxidable y enfriada formando bloques. Otra opción de presentación es en escamas. La soda sólida que sale de los evaporadores, es conducida a través de canaletas hacia el tambor escamador para su previo calentamiento y luego por contacto con el tambor frío se cristaliza, siendo desprendida del tambor por medio de un raspador. El enfriamiento es provisto por un circuito cerrado proveniente de una torre de refrigeración. Ver diagrama 3.4.

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Diagrama 3.4 Proceso de Hipoclorito de Sodio NaOH 50% 1 VAPOR DE AGUA TANQUE DE ALMACENAMIENTO

GASES DE COMBUSTION

2

EVAPORADOR

TOLVA DE RECEPCION

3 1 TM NaOH 98%

3.4

BIBLIOGRAFÍA

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COMPENDIO ESTADÍSTICO, Instituto Nacional de Estadística e Informática.



PERÚ: COMPENDIO ESTADÍSTICO, Financiero Instituto Nacional de Estadística e Informática.,Ed. Monterrico S.A., 1999-2000.

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RENE HERNÁN TRUJILLO ESPINOZA, Planta Química Cloro Soda y Derivados, Informe de Practicas Pre-Profesionales, Universidad Nacional del Callao.

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Revista: Industria, Sociedad Nacional de Industria, Enero de 1999



REVISTA: NEGOCIOS INTERNACIONALES, Sociedad Nacional De Exportadores, Julio de 1998



SISTEMA SUBREGIONAL DE INFORMACIÓN ESTADÍSTICA, Exportaciones de Insumos Químicos,

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CAPITULO

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS

4

4.1 INTRODUCCIÓN Los nutrientes necesarios para el hombre son obtenidos de los reinos vegetal y animal. Las cosechas de alimentos de estos reinos se suceden en ondas rítmicas, de acuerdo con el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. El hambre del hombre y la cosecha de su alimento no están generalmente en armonía durante todo el año, en cualquier lugar de la Tierra. Existe una complicación adicional en el hecho que las plantas y los animales empiezan a descomponerse poco después de la cosecha y algunas descomposiciones van acompañadas de la producción de agentes venenosos, mientras que otras provocan pérdidas en el valor nutritivo de los alimentos. Así el hombre ha tenido que aprender a controlar esas fuerzas, lo que permite retener productos seleccionados de la naturaleza como su provisión de alimentos, para ser consumida en el tiempo y lugar que él escoja. Se intenta prevenir la descomposición de los tejidos vegetales y animales, teniendo una tarea doblemente difícil, en el hecho de que debemos no solamente conservar el alimento para nuestro uso, sino debemos excluirlos de las otras fuerzas de la naturaleza. La conservación comercial de los alimentos mejora los suministros por que alienta o inicia las prácticas intensivas en la producción de alimentos y al mismo tiempo reduce las pérdidas debidas a la descomposición y degeneración en alimentos cosechados.

4.2 MATERIA PRIMA La química de la vida general de los vegetales y animales tienen mucho en común, por lo tanto las entidades vivientes requieren de los mismos elementos químicos como: hidrógeno, carbono, oxígeno, nitrógeno, calcio, fósforo azufre, sodio, potasio, hierro y una lista de elementos menores. La idea de que los alimentos varían en términos de estructura molecular fue desarrollada en 1834, cuando se encontró que el nutriente universal del hombre llamado “alimento” contiene tres grupos principales moleculares o componentes: los

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carbohidratos, las proteínas y las grasas. Hasta ahora han sido identificadas 50 moléculas esenciales o nutrientes en los alimentos. Estos compuestos químicos, los cuáles incluyen las vitaminas y minerales, comprenden los materiales presentes en las sustancias vivientes de los vegetales y animales que el hombre necesita en su alimento. Estos materiales son: arginina, histidina, isolencina, lencina, lisina, metionina, fenilamina, treonina, triptófano y vaIina, todos ellos esenciales; tres ácidos grasos componentes de la grasa, azúcar; las vitaminas solubles en grasa: A, D, E, K; las vitaminas solubles en agua: el complejo B y la vitamina C; los minerales Ca, Cl2, Co, Cu, F2, Fe, Mg, Mn, P, K, Na, S y Zn. En una vista general los tejidos vegetales o animales generalmente son sistemas acuosos de carbohidratos, proteínas y grasas disueltos en la fase acuosa se encuentran los carbohidratos solubles en agua, las proteínas, los ácidos grasos, las sales minerales, las vitaminas, los compuestos fisiológicamente activos y los pigmentos. Los alimentos también son clasificados sobre la base de su acidez y su valor de pH, en: 

Alimentos alcalinos; con pH mayor de 7.0 (rango básico) son relativamente pocos, huevos viejos, galletas de soda, la lejía del maíz machacado.



Alimentos bajos de acidez; con un rango de pH entre 5 a 6.8; la carne de pescado, la carne de res, los productos lácteos y las hortalizas. Este grupo se denomina también alimentos no ácidos.



Alimentos medio ácidos; con un rango de pH entre 4.5 a 5.0, y requieren tratamientos térmicos relativamente severos.



Alimentos ácidos; con valores de pH de 4.5 a 3.7; se encuentran frutas como duraznos, peras y tomates.



Alimentos altos en acidez; con valores de pH de 3.7 a 2.3; como el jugo de arándano.

La composición química de un alimento se describe generalmente en términos de su contenido en porcentaje de carbohidratos, proteínas, grasas, cenizas y agua. Las diferencias importantes entre los tejidos vegetales y animales que interesan en la conservación del alimento, se encuentran en términos de su composición en este sentido. Los tejidos vegetales generalmente son ricos en carbohidratos; los tejidos animales por lo general son ricos en proteínas. Los factores que se consideran al describir un buen alimento desde el punto de vista sensual, nutritivo y de salud pública son: olor; sabor y color.

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4.2.1 Descomposición de los Alimentos Las causas principales de la descomposición de los alimentos son: el crecimiento de microorganismos, la acción de las enzimas que se encuentran por naturaleza en los alimentos, las reacciones químicas, la degradación física y la desecación. El tipo de descomposición de un alimento en particular depende en gran parte de la composición, estructura, tipos de microorganismos involucrados y las condiciones de almacenamiento del alimento. Los microorganismos tienen requerimientos de nutrientes y de sus alrededores igual que las otras plantas. La descomposición de un alimento específico, generalmente va asociada con ciertos tipos de alimentos y microorganismos Algunos de los otros factores que controlan el tipo y grado de la descomposición microbiana de los alimentos son: el contenido de humedad, la temperatura, la concentración de oxígeno, los nutrientes disponibles, el grado de contaminación con los microorganismos de la fermentación y la presencia de inhibidores de crecimiento. Generalmente el control de uno o más de estos factores impide la fermentación microbiana. La limpieza es uno de los más importantes impedidores de la descomposición de los alimentos.

4.3

MÉTODOS DE CONSERVACIÓN

La búsqueda de tecnologías de conservación de alimentos, nace de la necesidad de los alimentos de alta calidad para el hombre, más demandados, son también los más altamente perecederos. Los alimentos se pueden hacer estables y aceptables mediante la aplicación juiciosa de la tecnología actual para su conservación. Los métodos más comunes aplicados para la conservación de alimentos se pueden clasificar en:

4.3.1 Conservación por Refrigeración El metabolismo de los tejidos vivientes es una función de la temperatura del medio ambiente. Los organismos vivos tienen una temperatura que es óptima para su crecimiento. Las altas temperaturas son perjudiciales y las bajas temperaturas retardan considerablemente el metabolismo. Las temperaturas, cercanas al punto de congelación del agua son efectivas para reducir la velocidad donde se efectúa la respiración. Se ha encontrado que tales temperaturas son importantes en la conservación de alimentos por corto tiempo.

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No solamente es disminuida la velocidad de respiración de los alimentos tales como frutas, sino que también es retardado el crecimiento de muchos microorganismos corruptores. Generalmente se consideran tres tipos de microorganismos:  Aquellos con una temperatura óptima de crecimiento de 55°C, llamados termófilos.  Aquellos con un crecimiento óptimo a 36 °C, llamados mesófilos, los cuales incluyen muchos organismos patógenos pera el hombre.  Aquellos con un crecimiento óptimo a menos de 10° C, llamados psicrófilos. El control de la temperatura es entonces un medio positivo el crecimiento de los microorganismos corruptores de los alimentos. Sin embargo, debe recordarse que el creciente es retardado pero no detenido. El hielo ha sido utilizado desde los primeros tiempos para prolongar la vida de almacenamiento. La refrigeración mecánica tiene también muchas características deseables. Los controles de temperatura de las cámaras de almacenamiento están dentro del poder del hombre. Sin embargo, la refrigeración mecánica no solamente enfría el alimento, sino también condensa humedad sobre el evaporador del sistema de refrigeración. Esta humedad viene del alimento. Por lo tanto, es necesario proteger el material alimenticio de tal manera que la temperatura esté controlada y las pérdidas de humedad sean las mínimas. Esto puede ser logrado controlando la humedad de la atmósfera en la cámara de almacenamiento refrigerada, y con un empacado apropiado del alimento. La refrigeración desarrollada puede hacerse trabajar directamente sobre el alimento o el sistema de refrigeración puede ser empleado para enfriar una salmuera la cual a su vez es empleada para enfriar. Son posibles muchas alternativas en los refrigerantes y en los sistemas. Para calcular la carga de refrigeración, se requiere el calor específico del alimento. Este puede ser estimado con la siguiente ecuación: . Calor Específico = 0,008 x (% agua en el alimento) + 0,2 Las frutas y las hortalizas son susceptibles de ser dañadas por el frío a temperaturas sobre el punto de congelación. En cualquier caso, los tejidos vivos deben ser mantenidos vivos si sus valores alimenticios para el hombre van a ser conservados por las prácticas de almacenamiento frío.

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La aplicación a ciertos alimentos perecederos de preparaciones cerosas ha sido usada por varios años. Además de prevenir o reducir las pérdidas de humedad, los productos tienen una apariencia brillante. Las preparaciones para encerar son bien parafina o combinaciones de cera vegetal y parafina.

4.3.2 Conservación por Congelación Las células vivas contienen mucha agua, a menudo dos tercios o más de su peso. En este medio hay sustancias orgánicas e inorgánicas, incluyendo sales, azúcares y ácidos en soluciones acuosas y moléculas orgánicas más complejas, tales como proteínas, las cuales están en suspensión coloidal. También, en algún grado, están gases disueltos en la solución acuosa. Los cambios físicos, químicos y biológicos que ocurren durante la congelación y la subsecuente descongelación de los alimentos, son complejos y no completamente entendidos. El punto de congelación de un líquido es aquella temperatura donde el líquido está en equilibrio con el sólido. El punto de congelación de une solución es más bajo al de un solvente puro. El punto de congelación de un alimento es más bajo que el del agua pura. Debido al contenido de agua de la mayoría de los alimentos, la mayor parte de ellos congela rápidamente a temperaturas entre 0°C a 4°C. La temperatura del alimento bajo la congelación permanece relativamente constante hasta que el alimento esté congelado en su mayor parte, después de este tiempo, la temperatura se aproxima a la del medio congelador. La congelación rápida ha sido definida como el proceso donde la temperatura del alimento, pasa a través de la zona de máxima formación de hielo cristalino (0°c hasta 4°C) en 30 minutos o menos. El principio básico de todos los métodos de congelación rápida es la velocidad para eliminar el calor del alimento. Existe agua en los alimentos en dos o más estados. Los términos generalmente usados son agua “ligada” y “agua libre”, algunos aceptan le definición de agua ligada como aquella que no congela a –20°C. Por otro lado el agua libre exhibe las propiedades físicas y químicas del agua líquida y congela de acuerdo con su condición de solución. El agua ligada existe en proporción al contenido de agua libre más que al material sólido del sistema. Puede haber un cambio en el contenido de agua ligada debido a su congelación.

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Reduciendo la cantidad de agua libre en un alimento, puede esperarse, por consiguiente, la mejorar calidad del alimento congelado. El más completo es el cambio del agua libre a un estado más estable y el mejor es la retención de la calidad en el alimento congelado. Los cambios de sabor, cambios de color, pérdidas de nutrientes y pérdidas de textura ocurren rápidamente a mas de –9°C (comparados con –18°C o menos). Muchos productos se deterioran con mayor rapidez bajo temperaturas fluctuantes. La Deshidro - congelación es un proceso de combinación que consiste en la deshidratación seguida de congelación. Como se indicó antes, los procesos se reducen al agua libre en los alimentos que no dañan la calidad del producto congelado, previendo la eliminación del agua por si mismo, no causando cambios en el substrato alimenticio. Métodos de Congelación: 4.3.2.1 Congelación en Aire Hay dos tipos de sistemas de aire para la congelación de alimentos: aire sin movimiento y aire forzado. A. La Congelación con aire sin movimiento, va acompañada de la colocación de alimentos. El tiempo requerido para congelar el alimento depende: de la temperatura de la cámara de congelación, el tipo de alimento, la temperatura inicial del alimento, el tipo, forma y tamaño del paquete de alimento y la disposición de los paquetes en el congelador. B. La congelación con Aire Forzado, se realiza instalando ventiladores en la cámara de congelación, con lo cual, el tiempo de congelación pare un paquete de alimento dado, puede ser reducido drásticamente. El aire muy frío que se mueve a altas velocidades, da como resultado una congelación más rápida. Se ha encontrado que los soplos de aire frío son funcionales en la congelación rápida y el túnel de congelación es un sistema comúnmente usado y las tasas de producción son convenientemente comerciales. La deshidratación es un serio factor que debe considerarse cuando se congelan alimentos sin empacar (guisantes, pescado, etc.), ya sea por el método del aire sin movimiento o con el de los soplos de aire. El empacado de los alimentos antes de su congelación tiene la desventaja de aislarlo.

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4.3.2.2 Congelación por Inmersión Directa La inmersión directa de una porción de alimento en un líquido refrigerante ofrece el método más rápido para su congelació. Las soluciones de cloruro de sodio y; de azúcar han sido utilizados como sistemas intercambiadores de calor a bajas temperaturas. Los productos alimenticios pueden ser congelados rápidamente y el contacto es íntimo entre el alimento y el refrigerante. 4.3.2.3 Congelación por Contacto Indirecto con Refrigerantes Con este método, el alimento puede ser congelado de la siguiente forma: 

Colocando en contacto con una superficie metálica enfriada por un refrigerante.



Empacado en una lata y sumergida en un refrigerante.



Empacado en una caja de cartón y la caja puesta en contacto con una placa de metal refrigerada. Las placas metálicas refrigeradas pueden moverse en forme de banda o estacionarias, así como la salmuera refrigerada puede estar quieta o en movimiento turbulento. Este sistema es continuo y por lo tanto conveniente comercialmente.

4.3.2.4 Congelación con Aire Líquido, Nitrógeno o Bióxido de Carbono Las porciones o paquetes de alimentos pueden ser congelados en baños líquidos, en rocíos o en sistemas de niebla. 4.3.2.5 Ultra-Congelación Esta técnica se encarga de mantener un absoluto control de un frío intenso sobre los productos para optimizar los tiempos de producción y rentabilidad. La ultra - congelación se realiza con el total control de los tiempos de penetración del frío intenso para poder garantizar la integridad de la estructura del producto. La ultra - congelación del producto (crudo, crudo fermentado o pre - cocido) es una técnica de gran importancia que aporta considerables ventajas y ha marcado la época de los “Puntos Calientes”, nacidos para ofrecer al consumidor un pan siempre caliente, crocante, sabroso, de óptima presentación. Los panaderos y pasteleros preocupados por garantizar un buen producto y un buen servicio al cliente, han aprovechado las ventajas adicionales del uso de esta nueva tecnología aplicada a la panificación. Dentro de estas ventajas se considera: 

El agua refrigerada.



La climatización controlada.



Fermentación controlada.



La Ultra-Congelación.

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A. Ventajas de la Ultra-Congelación: 

Permite el completo respeto de la estructura primitiva y de las características originales del producto.



Bloquea los procesos bioquímicos de evolución y degradación.



Consigue la microcristalización del agua evitando la macrocristalización del agua (hielo) perjudicando el producto.



Reduce al mínimo las pérdidas de líquido durante la fase de descongelación.



Permite desarrollar mayor producción sin aumentar el personal.



Mejora la gestión de los tiempos de trabajo.

B. El Efecto de la Temperatura en las Masas: La temperatura de fermentación óptima oscila entre 27 a 30 °C, que es el rango de producción de CO2 .

55°C 35°C 30°C 27°C 25°C 22°C 11°C 4°C 2°C 0°C -5°C

muere la levadura. T° óptima para fermentaciones ácidas y lácticas. T° óptima de un proceso normal desarrollo óptimo de las levaduras. T° óptima de la masa una vez finalizado el amasado. T° de la masa para posterior refrigeración. T° de bloqueo de masas fermentadas listas para hornear. se detiene la actividad de fermentación. T° ideal para mantener la masa sin actividad fermentativa. paralización total de levaduras y parcialmente de la actividad enzimática. T° de la cámara vacía lista para recibir producción.

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Leyenda: A = T° del pan antes de ingresar a la cámara. B = T° de la cámara para recibir el pan. C = T° de la cámara para finalizar el proceso de carga. D-E=Estabilización y detención de la fermentación por un período variable de 72 horas. F-G =Calentamiento del producto. G-H =Inicio gradual de la fermentación. H-I = Período de fermentación. J-K =Período de bloqueo de pan fermentado, listo para hornear en un tiempo de hasta 10 horas.

4.3.3 Conservación Por Secado El secado es considerado como, un proceso que se realiza bajo el efecto del sol, un proceso natural. La deshidratación es el secado artificial usando fuentes de calor y es una operación en la cual tienen lugar la transferencia de calor y de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua. Generalmente los productos alimenticios pueden ser secados en aire, vapor sobrecalentado, en vacío, en gas inerte y por aplicación directa del calor. Usualmente se utiliza el aire como medio secador, debido a su abundancia, su conveniencia y a que puede ser controlado el sobrecalentamiento del alimento. Los alimentos secos y deshidratados son más concentrados que cualquier otra forme de productos alimenticios preservados. Estos procedimientos tienen las siguientes ventajas: menor costo de producción, trabajo requerido mínimo, el equipo del proceso es limitado, los requerimientos de almacenamiento del alimento son mínimos y los costos de distribución son reducidos. La deshidratación es el secado artificial usando fuentes de calor y es una operación en la cual tienen lugar la transferencia de calor y de masa. El calor es transferido al agua en el producto y el agua es evaporada. Por lo tanto, se elimina vapor de agua. Generalmente los productos alimenticios pueden ser secados en aire, vapor sobrecalentado, en vacío, en gas inerte y por aplicación directa del calor. Usualmente se utiliza el aire como medio secador, debido a su abundancia, su conveniencia y a que puede ser controlado el sobrecalentamiento del alimento.

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Existe una variante del secado artificial, llamada deshidratación congelada; cuando utilizando condiciones de alto vacío, es posible establecer condiciones específicas de temperatura y presión por medio de las cuales el estado físico de un substrato alimenticio puede ser mantenido en un punto crítico para la deshidratación exitosa. Se usan muchos tipos de secadores en la deshidratación de alimentos seleccionados en función de la naturaleza del producto terminado1 la economía y las condiciones de operación. Los secadores se pueden dividir en dos clases: 4.3.3.1 Secadores Adiabáticos En los cuales el calor es elevado dentro del secador por un gas caliente que puede ser producto de combustión o aire calentado. 4.3.3.2 Secadores con Transferencia de Calor A través de una superficie sólida donde el calor es transferido al producto a través de una placa metálica, la cual lleva también el producto. Es posible suministrar el calor por métodos de calentamiento infrarrojo, dieléctrico y de microonda.

4.3.4 Conservación por Enlatado Los alimentos tratados con calor en recipientes herméticamente sellados se llaman alimentos enlatados. El enlatado es un medio de controlar los procesos naturales. El concepto de tratamiento térmico de los alimentos para desactivar los organismos patógenos es conocido apropiadamente con el término de “pasteurización”. Actualmente ciertos organismos son muy resistentes al calor y capaces de descomponer los alimentos enlatados aún después de ser calentados a temperaturas de 115°C. Si las latas no se enfrían prontamente, estos organismos termofílicos resistentes pueden sobrevivir al proceso de calentamiento, desarrollarse y descomponer el alimento enlatado. Los desarrollos recientes en el enlatado se refiere a la agitación en la retorta donde el contenido de las latas puede ser calentado a velocidades mayores. En el “enlatado aséptico”, el alimento y el recipiente son esterilizados por separado, después se encuentran en unidades llenadoras estériles, para ser selladas inmediatamente en cámaras estériles. Las técnicas de enlatado estéril han sido encontradas de valor en la conservación de muchos alimentos sensibles al calor. La resistencia al calor de los microorganismos es diferente según la naturaleza del

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mismo. El calor puede ser aplicado en dos formas para la destrucción de las bacterias: 4.3.4.1 Como Calor Seco El calor de un horno caja, y se usa en la esterilización de la cristalería. Las células secas no exhiben funciones de vida; sus sistemas de enzimas no son activos y la proteína de la célula no coagula en ausencia de humedad. El aumento gradual de la velocidad con que se mueren las bacterias expuestas al calor seco es indicador de un proceso de oxidación. 4.3.4.2 Como calor Húmedo Cuando los materiales son calentados húmedos o en presencia de humedad. La muerte por calor húmedo se piensa que es debida a la coagulación de la proteína en la célula y el orden es de naturaleza logarítmica. Es necesario entonces conocer el tiempo y la temperatura requeridos para esterilizar adecuadamente los alimentos enlatados. Otro factor importante en la conservación de alimentos enlatados, es la penetración del calor en los recipientes los de alimentos y en su contenido. Hay tres maneras de propagar la radiación. -

-

-

energía calorífica:

convección, conducción y

El calentamiento por convección significa transferencia a través de un cuerpo de sustancias calentadas, por ejemplo moléculas. El calentamiento por conducción significa que el calor es transferido por actividad molecular a través de una sustancia a otra. El calentamiento por radiación es una transferencia de energía en la misma manera que es transferida la luz y con la misma velocidad. La transferencia de calor por convección debe ser acompañada por algún calentamiento por conducción. El calentamiento por conducción es muy lento, comparado con los casos usuales de calentamiento por convección.

El vapor es el agente esterilizador usado comúnmente en la industria de enlatado y el valor de esterilización depende directamente de la transferencia de calor o la vaporización del objeto sobre el cual se condensa el vapor. El mecanismo de transferencia de calor en el alimento enlatado durante el proceso térmico puede ser dividido en varias clases como:  Alimentos calentados por Convección Rápida; la mayoría de los jugos de frutas y hortalizas. El estado pulposo o gelatinoso hace lento el calentamiento; otros

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productos como: caldos y sopas, frutas empacadas en agua o jarabes, leche evaporada, productos de carne y pescado empacados en salmuera.  Alimentos calentados por Convección Lenta; pequeñas piezas de productos de frutas, hortalizas, carne y pescado empacadas en líquido libre.  Alimentos con Curva de Calentamiento Interrumpida; alimentos que contienen almidón o de los cuales el almidón es fácilmente lixiviado de los sólidos: sopas, productos de tallarín, anchoas y hortalizas mezcladas, camote empacado en jarabe.  Alimentos Calentados por Conducción; para alimentos empacados sólidamente con alto  Contenido de agua, pero poco o ningún líquido libre: crema espesa de maíz, puré de hortalizas, ensaladas de patatas, mermeladas y frutas en tajadas, estofado de carne, espagueti, pollo, jamón de carne, pastel de pollo, almejas picadas, etc. Con objeto de mantener los cambios químicos a un mínimo, las temperaturas de los cuartos de almacenamiento para alimentos enlatados deben ser mantenidas justamente sobre el punto de congelación del producto enlatado.

4.3.5 Conservación por Fermentación y Encurtido Aunque los sistemas de conservación de alimentos en general inhiben el crecimiento de los microorganismos, no todos los microorganismos son perjudiciales, de hecho algunos son comúnmente usados en la conservación de alimentos. La producción de cantidades sustanciales de ácido por ciertos organismos, crea condiciones desfavorables para otros. La conservación del alimento controlando y aún estimulando el crecimiento de microorganismos para crear condiciones desfavorables para otros microbios y reteniendo los nutrientes deseados en los productos alimenticios es la base del principio de conservación por fermentación y encurtido. Revisando términos: la respiración es aquel proceso en que los carbohidratos son convertidos aeróbicamente en bióxido de carbono y agua con liberación de grandes cantidades de energía, La fermentación es un proceso de oxidación anaeróbica o parcialmente enaeróbica de carbohidratos. La putrefacción es la degradación anaeróbica de los materiales proteináceos. Hay una diferencia clara entre fermentación y putrefacción. La fermentación es una descomposición de carbohidratos; la putrefacción relaciona la acción general de los microorganismos sobre los materiales proteínicos. Los procesos de fermentación generalmente no desprenden olores pútridos y por lo general se produce bióxido de carbono. En la descomposición los materiales desprendidos pueden contener bióxido de carbono, pero los olores característicos son sulfuro de hidrógeno y azufre,

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productos de la descomposición de las proteínas. Una fermentación pútrida es usualmente una fermentación contaminada. Hay tres características importantes que deben tener los microorganismos para que sean útiles en la fermentación y el encurtido: -

-

-

El microorganismo debe ser capaz de crecer rápidamente en un substrato y medio adecuados y ser fácilmente cultivado en grandes cantidades. El organismo debe tener habilidad para mantener constancia fisiológica bajo las condiciones anteriores y dar las enzimas esenciales fácil y abundantemente con objeto de que los cambios químicos deseados puedan ocurrir. Las condiciones del medio circundante requerido para el crecimiento máximo y reproducción deben ser comparativamente simples.

Los microorganismos usados en las fermentaciones producen grandes enzimas. Las enzimas son sustancias controlando las reacciones químicas en fermentación. 4.3.5.1 Fermentación Los microorganismos tienen disponibles carbohidratos, proteínas, grasas, minerales y nutrientes menores en los materiales alimenticios nativos Los microorganismos atacan primero a los carbohidratos, después a las proteínas, después a las grasas. Hay un orden de ataque aún en los carbohidratos, primero los azúcares1 después los alcoholes, después los ácidos. Los microorganismos son usados para fermentar azúcar por oxidación completa, oxidación parcial, fermentación alcohólica, fermentación de ácido láctico, fermentación butírica y otras acciones fermentadoras menores. A.Tipos de Fermentaciones: -

Fermentación producida por bacterias y mohos, estos microorganismos son capaces de convertir el azúcar (glucosa) en bióxido de carbono y agua. Pocas levaduras pueden ejecutar esta acción. La fermentación más común es aquella donde ocurre una oxidación parcial del azúcar. En este caso el azúcar puede ser convertido en ácido. Finalmente el ácido puede ser oxidado para dar bióxido de carbono y agua, si se permite que ocurra.

-

Las levaduras son los convertidores de aldehidos a alcoholes más eficientes.

-

Las fermentaciones del ácido láctico son de gran importancia en la conservación de los alimentos. El azúcar del producto alimenticio que puede ser convertido a ácido láctico y otros productos finales.

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-

Las fermentaciones butíricas son menos útiles en la conservación de alimentos que las anteriores. Los organismos son anaeróbicos e imparten sabores y olores indeseables a los alimentos. Los organismos anaeróbicos capaces de infectar al hombre causándole enfermedades son comúnmente fermentadores butíricos. El bióxido de carbono, el hidrógeno, el ácido acético y los alcoholes son otros productos de fermentación.

-

Además de las anteriores hay mucha producción de gas. Es útil en la conservación de alimentos, aunque la producción de gas tiene sus desventajas. Usualmente es necesario incluir algún otro medio de control tal como añadir cloruro de sodio a un substrato con esta forma de fermentación.

-

Hay muchas acciones fermentadoras posibles en los alimentos actúan en detrimento de la aceptabilidad de los alimentos tratados. Generalmente, los organismos capaces de atacar a los otros carbohidratos tales como celulosa, hemicelulosa, pectina y almidón dañan la textura, el sabor y la calidad de los alimentos tratados.

B. Controles de la fermentación: La acción a desarrollar depende de las condiciones que les sean impuestas por lo cual es necesario tener en cuenta los siguientes factores de control: el valor del pH, la fuente de energía, la disponibilidad del oxígeno, la temperatura, la acción del cloruro de sodio. La sal es uno de los principales alimentos asociados en la conservación, por que en la fermentación, la sal puede ejercer un papel en la selección de los organismos que se permite crecer. La sal en la solución en los substratos alimenticios ejerce una acción represiva sobre el crecimiento de ciertos organismos, puede limitar la humedad disponible, puede deshidratar el protoplasma y causar plasmólisis. La sal, el vinagre y las especias son usadas comúnmente en acción complementaria en muchos productos alimenticios fermentados. 4.3.5.2 Encurtido Un Importante método de conservación de alimentos combina el salado para el control selectivo de microorganismos y la fermentación para estabilizar los tejidos tratados. Al referirse a la concentración de sal, usualmente se hace en términos de grado salino. El grado salino está basado en la saturación de agua con 25% de cloruro de sodio, a la temperatura ambiental. A. Reserva Salada La reserva salada no es considerada un producto de consumo. Cuando se desea, la

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mercancía salada es vigorizada y preparada en unidades para el consumo, lixiviando la sal de pepino curado con agua caliente resultando mercancía salada vigorizada. B. Encurtidos Acidos Los encurtidos ácidos son preparados reprocesando la mercancía salada vigorizada con vinagre débil. La acidez final es mantenida no más baja de 2.5%. C. Encurtidos Dulces Los encurtidos dulces son preparados casi de la misma manera que los agrios, excepto que se agrega una solución de vinagre dulce especial. D. Encurtidos Agrios Los encurtidos agrios procesados son preparados como los encurtidos ácidos, pero con la adición de eneldo y especias a la salmuera acidificada. Los genuinos encurtidos agrios, se preparan de pepinos frescos (no de mercancía salada) con eneldo y solución de sal con especias añadidas. E.Curado Las carnes encurtidas o curadas, que se pueden lograr por curado en seco o con una solución para encurtir, bombeando la solución a la carne, a través de las venas o por inyección de la solución encurtidora con aguja. El curado puede ser combinado con el ahumado en la conservación de productos animales. El humo actúa no sólo con un agente deshidratante, sino también deposita una cubierta sobre la superficie de la carne de materiales obtenidos en la destilación destructiva de la madera. El ahumado actúa como un preservativo complementario al curado.

4.3.6 Conservación Como Concentrado de Azúcar Un substrato alimenticio concentrado a 65% o más de sólidos solubles conteniendo ácido en forma sustancial puede ser conservado con tratamientos térmicos suaves, previendo esté protegido del aire. Una de las más importantes industrias de subproductos de frutas es la manufactura de alimentos de alto contenido sólido, alta acidez; como jaleas, compotas, conservas, mermeladas y ates de frutas; son productos preparados con frutas o plantas con azúcar añadidas después de ser concentradas por evaporación a un punto donde no puede ocurrir la descomposición microbiana. El efecto preservativo de los azúcares se debe a:

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

Reducen la actividad del agua del alimento, hasta el punto que es imposible el crecimiento microbiano.



Aumentan la presión osmótica de la solución provocando la plasmólisis de las células microbianas.

Tipos de Concentrados de Azúcar: 4.3.6.1 Jalea Es el alimento semi - sólido hecho de no menos de 45 partes por peso de jugo de fruta para cada 55 partes por peso de azúcar. Este substrato es concentrado a no menos de 65% de sólidos solubles. Pueden añadirse agentes de sabor y colorantes. Asimismo pectina y ácido para suplir las deficiencias que puedan ocurrir en la fruta misma. 4.3.6.2 Compota Tiene una definición similar al de la jalea, con la excepción de que el ingrediente usado es más bien la fruta que el jugo. La concentración es llevada hasta cuando menos 65% para toda la cajeta, requiriendo algunas 68% de sólidos para alcanzar las cantidades deseadas. 4.3.6.3 Ates de Fruta Son los alimentos semi- sólidos molidos, preparados de una mezcla conteniendo no menos de 5 partes por peso de ingredientes de fruta por cada dos partes de azúcar. 4.3.6.4 Mermelada Es un producto hecho de frutas cítricas y es parecido a la jalea, hecho de jugo y piel de la fruta, apropiadamente preparados con azúcar. 4.3.6.5 Pastas de Frutas Son productos concentrados por evaporación del agua, se elabora un puré de frutas con alto contenido de sólidos. Usualmente no se desarrolla estructura de gel. 4.3.6.6 Fruta Confitada Implica una impregnación con jarabe, hasta que la concentración de azúcar en el tejido es lo suficientemente alta para prevenir el crecimiento de los microorganismos. El proceso de confitado es conducido de tal manera la fruta no se ablande. Después de la impregnación de la fruta con azúcar, esta es lavada y secada. 4.3.6.7 Fruta Glaseada: Es la fruta confitada, cubierta con azúcar.

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4.3.7 Conservación con Aditivos Químicos Los aditivos alimenticios son sustancias no nutritivas añadidas intencionalmente al alimento, generalmente en pequeñas cantidades, para mejorar su apariencia, sabor, textura o propiedades de almacenamiento. Las sustancias añadidas principalmente para aumentar el valor nutritivo tales como vitaminas y minerales no son considerados en esta categoría. Se reconoce, sin embargo, que en ciertos casos las sustancias químicas añadidas para impartir una deseada calidad al alimento o para cualquier otro propósito funcional pueden tener también valor. En las decisiones concernientes al uso de un aditivo debe ponerse atención a su utilidad tecnológica, la protección del consumidor contra el engaño, el uso de técnicas inferiores en el procesado y la evidencia relacionada con la seguridad en el uso del aditivo. El propósito de usar la química de los alimentos para que el consumidor obtenga ventajas puede justificarse tecnológicamente cuando sirve a los siguientes propósitos: 

Mantener la calidad nutritiva del alimento.



Mejorar la calidad de manutención o la estabilidad que da como resultado una reducción en pérdida de alimentos.



Hacer que los alimentos sean atractivos para el cliente en tal forma que no den lugar a un rechazo.



Proporcionar ayudas esenciales en el procesado de alimentos.

Los preservativos químicos comunes incluyen sal, azúcar y ácidos; que se han usado desde la antigüedad. Preservantes Químicos más comunes: 4.3.7.1 Sal ( Cloruro de Sodio) Es común agregar pequeñas cantidades de sal, ya sea directamente o por medio de salmueras, para mejorar su sabor y favorecer su conservación. La actividad preservativa de la sal se determina entonces, no por la concentración en el alimento, sino por la concentración en la fase acuosa o por la concentración de salmuera, calculándose de la siguiente forma:

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Gr. De sal x 100 -----------------------------------Gr. De sal + Gr. De agua La sal inhibe el crecimiento bacteriano y preserva el alimento. Quizá lo más importante, reduce la cantidad de agua disponible a los microorganismos para los procesos de crecimiento. La efectividad de la sal puede aumentarse al reducir al reducir el pH del alimento y al almacenarlos a temperaturas bajas. 4.3.7.2 Nitritos y Nitratos Los nitritos se agregan a las mezclas curantes para fijar el color de las carnes curadas. Se cree que los nitratos sirven como un depósito de nitritos de donde se liberan por reducción microbiana. La concentración de nitritos a usa, cuando el producto químico actúa en concierto con la sal y posiblemente con los otros ingredientes en el producto, inhibe al crecimiento de esporas de bacterias anaeróbicas como: Clostridium botilinum y Clostridium perfringens. La molécula de nitrito no disociada es efectiva como sustancia inhibidora. Se han dado varias razones para este efecto perjudicial sobre bacterias: 

Con monofenoles La producción de complejos sulfhídricos que no pueden metabolizarse.



Acción de grupos alfa-aminos en los aminoácidos a bajo pH.



Reacción y pigmentos hemo.

Se ha encontrado que los alimentos que contienen nitritos, en condiciones ácidas, pueden formar nitrosaminas potencialmente carcinogénicas. El futuro uso de los nitritos quizá estará restringido o será eliminado de la lista de aditivos aceptables para alimentos. 4.3.7.3 Dióxido de Azufre y Sulfitos El dióxido de azufre se utiliza en la industria alimentaria, especialmente como agente sanitario en la fabricación de vinos, se usa también para tratar las frutas y verduras deshidratadas, para preservar el color y sabor, más que para intervenir con la actividad microbiana. El ácido sulfuroso inhibe a las levaduras, bacterias y mohos. Sin embargo, algunas levaduras son más resistentes a este producto, que las bacterias del ácido láctico y acético; esta propiedad hace al ácido sulfuroso particularmente útil en la industria vitivinícola.

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4.3.7.4 Acido Acético y Acetatos El ácido acético se presenta comúnmente en forma de vinagre, con un 4% o más de ácido. El vinagre reduce el pH del alimento y también contribuye al sabor. Los otros productos que forman ácido acético son: acetato de sodio, diacetato de sodio, acetato de calcio y acetato de potasio. Generalmente el vinagre se usa en productos como el ketchup, aderezos para ensaladas y pepinos encurtidos. Algunos de los acetatos se emplean en el pan para controlar la formación de hebras. El ácido acético a un pH de 5.0 o menor, inhibe la mayoría de las bacterias, incluyendo los patógenos de origen alimentario como salmonelas y estafilococos. Para inhibir las levaduras y mohos, el pH requiere valores menores. 4.3.7.5 Acido Sórbico y Sorbatos El ácido sórbico es un alfa- beta- insaturado, que tiene propiedades fungistáticas. El ácido es usado para proteger a muchos alimentos ácidos por el deterioro de los mohos. Entre ellos están los productos como el queso y el jugo de naranja, los jarabes de frutas y las mismas frutas, la margarina, los pepinos en vinagre y el yogurt. El ácido sórbico es efectivo a concentraciones de 3000 ppm. Las bacterias, salmonellas, estafilacocos, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus y Escherichia coli se inhiben o inactivan dependiendo de la concentración del ácido y las condiciones ambientales. 4.3.7.6 Acido Propiónico Y Propianatos El ácido propiónico y sus sales, propianato de sodio y calcio, son activos contra los mohos, hongos y ciertas bacterias, pero ineficaces contra las levaduras. El ácido y las sales tienen un sabor similar al queso. La actividad antimicrobiana óptima resulta cuando los propianatos están a un pH de 5.0. En los productos horneados los propianatos pueden agregarse en cantidades de hasta 0.32 % del peso de la harina del pan blanco. En los quesos su uso se limita al 0.3 %. Los propianatos pueden usarse también como agentes fungicidas en los jamones y las jaleas con edulcorantes artificiales, así como en las mermeladas y conservas.

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4.3.7.7 Acido Benzoico y Benzoatos El ácido benzoico se emplea generalmente como la sal de sodio y es usado como aditivo antimicrobiano en los alimentos. Su pH para la actividad antimicrobiana está en la gama de 2.5 a 4.0. Así pues, él ácido es muy útil para preservar bebidas carbonatadas, jugos de fruta, sidra, pepinos encurtidos y col agria. El benzoato de sodio es más activo contra las levaduras y las bacterias que contra los mohos. Los niveles permitidos son de 0.2 y 0.3 %, pero, en la práctica sólo se adiciona 0.05 y 0.1 % de benzoato de sodio a los alimentos y bebidas. 4.3.7.8 Peróxido de Hidrógeno El peróxido de hidrógeno se utiliza como un preservativo de la leche. En los EE.UU. el uso del peróxido está limitado al tratamiento de la leche cruda que va a transformarse en queso suizo o cheddar. El uso de este peróxido no sustituye a la pasteurización. El peróxido de hidrógeno se agrega a la temperatura de 37-54 °C, en una proporción de 0.05 % o menos, permitiendo que actúe durante 15 segundos a 10 minutos después se destruye con una preparación de catalasa (que no exceda a 20 ppm de la leche). Los beneficios que se suponen son:  Destrucción selectiva de microorganismos (coliformes, células vegetativas de clostridios).  Las proteínas de la leche se resblandecen por acción del peróxido y da al queso un cuerpo medio firme y elástico.  El queso preparado con la leche tratada con peróxido de hidrógeno, madura con mayor rapidez.

4.3.8 Conservación con Radiaciones Ionizantes La irradiación de alimentos es un proceso físico de tratamiento. Consiste en la exposición del alimento empacado o a granel a uno de los tres tipos de energía ionizante. El método de la esterilización por radiación ofrece un método de “esterilización fría”, por que no incrementa en forma significativa la temperatura de los alimentos, por medio de los cuales pueden ser conservados los alimentos sin cambio marcado en su cambio material. Hay seis distintas áreas de aplicación para el procesado por radiación de los alimentos:

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

Una conservación que hace uso de la refrigeración innecesaria.



La aplicación de dosis limitadas de radiación para prolongar la vida de almacenamiento de productos de mercado, como: carnes cortadas, pescado fresco, frutas y hortalizas frescas.



La destrucción de insectos en varias etapas del ciclo de vida en los productos alimenticios. Puede ser realizada la desinfección de los alimentos empacados, durando tiempos mayores, conservando su textura original, sabor y nutrientes como los alimentos tratados mediante pasteurización por calor, esterilizados o enlatados. Esta técnica es muy efectiva en el área de la desinfestación de climas cálidos donde los insectos dañan un gran porcentaje de los alimentos cosechados.



La inhibición de los procesos de crecimiento de los tejidos vegetales.



En la preparación de soluciones estériles de enzimas, hidrólisis de grandes moléculas, suavización de la carne, mejoramiento de los métodos de tostado de café y añejamiento de los vinos. La destrucción de parásitos en los alimentos del hombre y la destrucción de los organismos envenenadores en los alimentos. Presentando una gran alternativa para el control de enfermedades transmitidas por los alimentos, como es el caso de la salmonellosis, el cual es un problema que se ha extendido a nivel mundial.

Las partículas alfa, beta y los fotones gamma son las radiaciones disponibles para aplicaciones en la preservación de alimentos. Las partículas alfa causan mucha ionización a lo largo de su trayectoria. Esto se debe a su tamaño relativo y a la doble carga positiva llevada. Las partículas alfa se retardan rápidamente en el aire y tienen poco poder penetrante, una hoja de papel es suficiente para detenerlas. Las partículas beta tienen mayor poder penetrante, pero menor habilidad específica de ionización. La radiación gamma, acelerador de electrones, o rayos X, tiene mayor habilidad específica de ionización de partículas beta; pero pueden penetrar el plomo al igual que la partícula beta lo hace en el aire. Esta irradiación es realizada en una sala o cámara especial de proceso por un tiempo determinado. La fuente más comúnmente utilizada para la emisión de rayos gamma, es el radio-isótopo de Co 60. La energía gamma es una radiación electromagnética de muy corta longitud de onda. Esta forma de energía electromagnética conocida como “radiación ionizante”, se denomina así por que al entrar en contacto con cualquier material producen partículas cargadas eléctricamente llamadas iones.

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La irradiación trabaja desorganizando los procesos orgánicos que tienen que ver con el deterioro. Cuando intercalan con el agua u otras moléculas propias del alimento, los rayos gamma son absorbidos por las moléculas con las que contactan. Durante el proceso las células microbianas tales como las bacterias, hongos y levaduras son destruidos y los huevos de insectos y parásitos son eliminados y esterilizados. La seguridad de los alimentos irradiados son saludables. El valor nutricional de estos alimentos, al compararlos con otros procesos de conservación, ha sido encontrado favorablemente similar. 4.3.8.1 Niveles de Tratamientos y Efectos: La energía absorbida por los alimentos es usualmente medida por la unidad de “Gray” o “Rad”. ( 1 Gy = 100 rads ) Cuadro 4.1 DOSIS (Kg)

EFECTO

20-70

Esterilización, prod. almacenados a temperatura ambiente.

Especias y condimentos.

8-30

Reducción del número de microorganismos y eliminación de insectos. reemplaza a los productos químicos.

Carne, aves, prod. avícolas y pescado.

1-10

Retraso del deterioro. eliminación de bacterias patógenas, salmonellas.

Fresas y otras frutas.

1-4

Extensión de la vida útil mediante el retraso en el crecimiento de hongos.

TIPO DE ALIMENTO Carne, prod. avícolas, pescado, prod. marinos, prod. horneados, alimentos preparados.

Granos, frutas, vegetales.

0.1- 1

Elimina insectos o evita su reproducción. reemplaza a los fumigantes.

Plátanos, mangos, papayas y otras frutas.

0.25-0.35

Retraso de la maduración.

Cerdo.

0.08- 0.15

Inactivación de triquina y cisticerco.

Papas, cebollas

0.05- 0.15

Inhibición de brote.

Fuente: Elaboración Propia

4.4 Bibliografía -

SEMINARIO DE INDUSTRIA ALIMENTARIA; “Ultracongelación para Panificación, Fermentación controlado para panificación, pastelería y bollería”, SENATI Programa de Divulgación de innovaciones tecnológicas, 1998.

-

SEMINARIO DE INDUSTRIA ALIMENTARIA; “Conservación de Alimentos por Radiación Gamma”, SENATI – IPEN

Página 63

-

“ELEMENTOS DE TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS”; Norman W. Desrosier, Compañía Editorial Continental, México 1ra edición 1983

Página 64

CAPITULO

5

TECNOLOGÍA DE PROCESAMIENTO DE GRASAS Y ACEITES 5.1 INTRODUCCIÓN

Las principales fuentes de grasas y aceites, corresponden aproximadamente a una docena de aceites vegetales y varias grasas de animales. Los últimos años ha disminuido gradualmente el consumo de mantequilla y el bardo de origen animal. En el mismo periodo, se han incrementado constantemente el uso de los aceites vegetales, en especial de soya. Las grasas y los aceites han sido una de las fuentes principales de alimento para el hombre desde la época en que era cazador. Más tarde cuando llegaron a ser granjeros o habitantes de las ciudades, la grasa y los aceites permanecieron como uno de los alimentos favoritos. Ya sea de fuentes vegetales, animales o de origen marino. Las grasas y los aceites representan la fuente de energía más alta con unidad de peso que el hombre puede conseguir. En muchas sociedades, aún hoy en día, la comida grasosa se considera todavía el manjar selecto.

5.1.1 Producción y Ventas de Grasas y Aceites Se presenta a continuación los cuadros 5.1 y 5.2 Cuadro 5.1 Producción de Aceites y Grasas, (toneladas) AÑO

ACEITE

GRASAS

Vegetal

Compuesto

Manteca

Margarina

1996

61 381

91 596

62661

18 178

1997

66 422

90 720

60212

17 884

1998

74529

77 275

59454

16 681

1999

74025

80983

46535

17268

2000*

22516

27742

18343

4277

(*) Preliminar – Abril 2000 Fuente: Perú, Compendio Estadístico Económico-Financiero 1999-2000 INEI

Cuadro 5.2 Volumen de Venta de Aceites y Grasas, (Toneladas) PRODUCTOS

1996

1997 1998 1999 2000(*)

91,3

89,0

76,0

80,1

28,2

60,8

60,4

57,6

47,8

17,9

17,8

18,1

15,8

17,2

4,3

Aceites Vegetal Compuesto Grasas Manteca Margarina

(*) Preliminar – Abril 2000 Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico-Financiero 1999 – 2000 INEI

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5.1.2 Empresas Productoras de Aceites y Grasas 5.1.2.1 Aceites Son dos las empresas que dominan el mercado de aceites con el 70% aprox. La empresa más importante es Alicorp quien tiene a Primor, la líder del mercado. Además tiene otras marcas como Capri (vegetal), Friol (compuesto) y Cocinero (compuesto). La empresa que le sigue es Industrias Pacocha con sus marcas Crisol (vegetal) y Cil (compuesto). La segunda marca de Alicorp, es Capri, la cual se está defendiendo principalmente de los aceites de origen argentino como Ideal. En el año 1998 se ha observado que las marcas importadas continúan haciendo presión en el mercado de aceites comestibles. En bloque manejan el 21% del mercado limeño y el 15% del mercado de provincias. Ahora los que arremeten en el mercado no son sólo los bolivianos, se han sumado los de origen argentino y chileno. Los aceites bolivianos con Sociedad Aceite del Oriente a la cabeza, se han visto afectados por el ingreso de las marcas argentinas y chilenas que ofrecen aceite de girasol. Los aceites argentinos (8.5% del mercado total), con Ideal a la cabeza han más que duplicado su participación al interior de segmento de importados, con lo que limitaron las aspiraciones de crecimiento de SAO en Perú. A pesar que en este mercado existen alrededor de 30 marcas, no sólo las importadas siguen entrando, también algunos locales consideran que existe aún una oportunidad. Recientemente, Sadal S.A. entró a tentar suerte con una extensión de marca de Fanny. Ver el cuadro 5.3. Cuadro 5.3 Empresas Productoras: Participación en el Mercado (%) EMPRESAS

1996 1997 1998

1999

Alicorp

61,6

59,6

59,9

60,8

Pacocha

11,7

9,1

7,7

8,1

Totalum Nacional de Alimentos

2,0

2,4

3,0

0,3

-

-

0,7

0,2

Agrinsa

2,0

1,7

1,8

1,2

-

-

1,5

2,0

1,0

4,3

0,8

0,7

Industrial Alpamayo Otros

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico-Financiero 1999 – 2000 INEI

5.1.2.2 Margarinas La empresa líder en el mercado es Industrias Pacocha con sus marcas Dorina, La Danesa y Astra. En el mercado limeño. La Industria Pacocha maneja el 34.2% del

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mercado. Tiene las dos marcas más importantes del mercado: La Danesa y Dorina. El relanzamiento de Dorina fue modernizando su empaque, el lanzamiento en pote de 100 gramos para su marca Danesa y la introducción de Dorina Country. La segunda empresa Alicorp que maneja el 13.7% del mercado, realizó en lo que va del año promociones para apoyar a su marca Fina como el “Destape de Fina" y recientemente relanzó su marca Sello de Oro modernizando el logotipo de la marca y lanzando una presentación en pote. En cuanto a las marcas importadas representan el 16.3% del mercado de margarinas. La líder en este segmento es Laive Swiss de Chile con el 8.6% de participación de mercado. Mavesa (Venezuela) marca que ingresó al mercado con muy buen pie vendiendo el concepto de no necesitar refrigeración posee el 5.6% de participación. Recientemente la empresa lanzó una presentación en pote de 100 gramos.

5.2 MATERIA PRIMA 5.2.1 El Algodón El “Algodón” se obtiene de los frutos de la planta de este mismo nombre de la planta de este mismo nombre de la cual se cultivan preferentemente en las zonas tropicales y templadas de América, China, India, Turquía y Europa. La planta algodón pertenece al orden de las “Malváceas” del genero “GOSSYPIUM”. De la semilla del algodón que aproximadamente pesa el doble que la fibra y de la cual reducida a polvo y prensada se obtiene hasta el 13% de su peso en aceite. En nuestro país contamos principalmente con los algodones Pyma y Tangüis. 5.2.1.1 Composición del Algodón El algodón contiene fundamentalmente Celulosa, el usual constituyente de las células vegetales, además contiene ceras, pectosas, pectinas, compuestos nitrogenados más simples, ácidos orgánicos, sustancias minerales y sustancias coloreadas. La composición aproximada del algodón se encuentra en el cuadro 5.4: Cuadro 5.4. Composición del Algodón COMPUESTO Celulosa Grasas y Ceras Pectinas Proteínas Agua Ceniza Ácidos Orgánicos Azúcares Otros

PORCENTAJE % 85,5% 0,6% 3,6% 1,3% 5,8% 1,2% 0,8% 0,3% 0,9%

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Total

100,00%

5.3 PROCESO 5.3.1 Extracción 5.3.1.1 Extracción Mecánica La extracción mecánica de la semilla es la primera fase de obtención del aceite, donde prácticamente no ocurre ninguna reacción química. El Deslintado es un proceso de limpieza para eliminar el línter, trozos de algodón adheridos a la semilla, por medio de un ciclón se realiza la separación de las semillas limpias. El Descascarado de las semillas se realiza por medio de la trituración con rodillos cortadores, que prácticamente no trituran sino cortan la cascarilla, son pasados a un tamiz vibratorio de donde se separa la cáscara de las almendras, luego son pasadas por medio de un rodillo de prensas donde las almendras son refinadas u hojuelas. El cocimiento en un cocedor de platos superpuestos, se cocinan con vapor y se forman en escamas. El tratamiento térmico coagula las proteínas y eleva el contenido de humedad, lo que facilita la extracción. La temperatura en el cocedor de platos se aumenta gradualmente en cada plato, las temperaturas son de 30, 60, 80, 100°C. Las semillas cocidas se transportan a prensas de tornillos de operación continua conocido como exprimidor o expeller de donde se obtiene 70% de aceite y la torta que contiene 30% de aceite. El proceso de extracción se muestra en el diagrama 5.1. Diagrama 5.1.- Extracción de Aceite

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5.3.1.2 Extracción por Solvente En esta fase se recibe una torta o cake que contiene un 30% de aceite, de donde se recuperará el 95% de aceite, por medio de un disolvente común para aceites comestibles, que es el hexano, o en realidad, una nafta de tipo hexano que hierve en el intervalo de 65-70°C. El equipo debe de ser hermético y con buena protección, debido a la inflamabilidad del disolvente. El cake es enfriado a unos 30-40°C y es almacenado en tanques herméticamente cerrados, donde se circula el disolvente orgánico. A la salida del tanque se observa un color marrón rojizo hasta que empiece a salir claro, que es indicación de que el aceite ha sido absorbido en su totalidad. La mezcla obtenida al final es agua-hexano-aceite. Para separar la triple mezcla, se hace uso de un decantador, donde se realiza la separación por diferencia de densidades. La mezcla hexano-aceite es separado en un destilador flash a una temperatura de 100°C, siendo evaporado el hexano y pasado por un condensador para su recuperación y posterior uso. La harina de los tanques es retirada y lavada con vapor saturado de agua para retirar los residuos de hexano. La harina es usada como alimento balanceado para ganado, quedando esta harina con un 1% de aceite. Los aceites marinos suelen extraerse con disolvente de la harina de pescado; no obstante, las grasas animales como el sebo y la manteca, así como muchos aceites marinos, se extraen con calor seco o húmedo. La extracción seca con chaquetas de vapor, seguida de un prensado es satisfactoria para las grasas no comestibles se

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producen por extracción húmeda, usando vapor. Con este proceso se logra recuperar el 99.5% o más de la grasa contenida en el material inicial. Los equipos utilizados en el proceso de extracción mecánica y por solventes se muestra en el diagrama 5.2. Diagrama 5.2 Proceso de Extracción del Aceite

5.3.2 Refinación Alcalina Los aceites y grasas no están constituidos solamente de glicéridos, contienen en porcentajes más o menos elevados, ácidos grasos en estado libre. Este porcentaje representa el grado de acidez. El porcentaje de acidez generalmente es referido al ácido oleico, dado que este ácido está presente en todos los aceites y grasas. La eliminación de los ácidos grasos libres presentes en un aceite es la fase más difícil y delicada del proceso de refinación, en esta fase se pueden producir las pérdidas más altas de aceite neutro y se puede comprometer la calidad final del aceite refinado. La neutralización se realiza por vía química, se efectúa saponificando los ácidos grasos libres con una solución de hidróxido de sodio, separados por medios físicos de decantación y centrifugación, los jabones insolubles precipitados en los aceites, y que tienen un peso específico superior al del líquido en que se encuentra en suspensión. La reacción química de saponificación es:

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R-COOH + NaOH

R-COONa + H2O

En efecto se trabaja a una presión atmosférica y a una temperatura media de 60-80°C, la reacción de saponificación es de izquierda a derecha. Estas secciones están constituidas de una serie de equipos de dosificación, mezcla, centrifugación, controlando las siguientes operaciones: desgomado, neutralización, rerefinación, lavado y secado, ver diagrama 5.3. Diagrama 5.3 Refinación de Aceite

5.3.2.1 Desgomado Esta operación se efectúa de 65-75°C, cuando alcanza esta temperatura se le adiciona el ácido fosfórico al 85% en proporciones de 0.1 a 0.15% en peso de aceite tratado. En el diagrama 5.4 se muestra el diagrama de flujo del proceso de refinación. Diagrama 5.4 Proceso de Refinación

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BOMBA DE VACIO

SECADOR TK. DE AC. FOSFORICO

CENTRIFUGA LAVADORA 2

CENTRIFUGA LAVADORA 1

TK. DE SODA

AGUA +JABON

ACEITE NEUTRALIZADO AGUA + JABON

VAPOR CENTRIFUGA NEUTRALIZADORA

VAPOR

VAPOR MEZCLADORES

ACEITE CRUDO

INTERCAMBIADOR DE CALOR

BORRA

INTERCAMBIADORES DE CALOR

5.3.2.2 Neutralización Es la eliminación de la acidez orgánica, presente en el aceite en estado de solución que se efectúa saponificando. El producto de reacción entre la soda y los ácidos grasos, así como el ácido fosfórico residual son separados por medio de centrífugas refinadoras, permitiendo una eficiente separación de las impurezas del aceite. 5.3.2.3 Re-refinación Se realiza cuando el aceite presenta pequeñas cantidades de ácidos grasos libres e impurezas como fosfátidos, mucílagos, estas son tratadas con la adición de solución de hidróxido sódico. 5.3.2.4 Lavado Con la finalidad de obtener aceites libres de jabones, se produce un enérgico lavado del aceite con agua caliente a 90°C. Después de la mezcla, la suspensión agua-aceite pasa al separador centrífugo donde son separados los dos componentes. 5.3.2.5 Secado Es la operación final de este proceso, al realizarse entre 80-90°C, el agua de lavado es miscible con el aceite y por tanto se hace necesaria su eliminación. Esta operación se realiza en un secador que opera al vacío (28 pulgadas Hg), donde se realiza en forma continua la evaporación del agua a 85°C. 5.3.3

Blanqueo

El blanqueo de los aceites se logra mediante un proceso de adsorción. Los materiales polares, que están disueltos o suspendidos en el aceite en concentraciones relativamente bajas, se adsorben en las superficies de las partículas sólidas de un

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material adsorbente. La adsorción depende de que exista alguna falta de equilibrio electrostático por parte del adsorbente así como de los compuestos por ser adsorbidos, ver diagrama 5.5 Los compuestos que se adsorben son:   

Compuestos con color, carotenoides, clorofilas, etc. Productos de oxidación primaria, desintegración. Productos de oxidación secundaria, hierro, níquel, jabones, etc. Diagrama 5.5 Blanqueo del Aceite

5.3.3.1 Formación de Torta en los Filtros Se realiza mediante ayudas filtrantes, para ello se realiza la recirculación de la mezcla arcilla filtrante-aceite blanqueado a través del filtro cerrado de placas, por 30 minutos que garantice una buena formación de torta. 5.3.3.2 Blanqueo El aceite es calentado de 95-110°C, se agrega el adsorbente y se combina con el aceite para su dispersión, se desaira la mezcla y se elimina la humedad, todo esto mediante la presión de vacío en el reactor. 5.3.3.3 Filtración de arcillas Se emplean filtros pulidores, donde se retienen las arcillas. Esta adsorción tiene lugar bajo presión, usualmente de 60 psig. En el diagrama de flujo 5.3 se muestra el Proceso de Filtración.

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Diagrama 5.6 Proceso de Filtración

5.3.4 Hidrogenación La hidrogenación es un proceso, mediante el cual los aceites líquidos son convertidos en grasas plásticas semi-sólidas, adecuadas para la fabricación de mantecas, margarinas o aceites parcialmente hidrogenados. Los propósitos alcanzados son el de aumentar la estabilidad oxidativa y mejorar el color de la grasa. Química de la hidrogenación: R1-CH=CH-R2 + H2

R1-CH2-CH2-R2

La hidrogenación de una grasa consiste en la adición de hidrógeno en correspondencia al doble enlace. Esta reacción es acelerada en presencia de catalizadores, que transforma el ácido oleico en esteárico, ver diagrama 5.7.

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Diagrama 5.7 Proceso de Hidrogenación

La reacción heterogénea envuelve los siguientes pasos:     

Difusión de los reactantes hacia la superficie del catalizador. Absorción de los reactantes hacia los poros. Reacción en la superficie catalítica. Desorción. Difusión de los productos desde la superficie del poro.

5.3.4.1 Pre-tratamiento. Las grasas y aceites antes de la hidrogenación deberán ser cuidadosamente refinados y blanqueados, para eliminar impurezas como jabones, fosfátidos, pigmentos y humedad que pueden envenenar el catalizador. 5.3.4.2 Secado La humedad en la hidrogenación puede inducir a la formación de ácidos grasos libres y subsecuentemente formar jabones de níquel. Se calienta el aceite hasta 160°C a presión de vacío. Reduciendo el contenido final de humedad al 1%. 5.3.4.3 Dosificación del Catalizador Se añade el catalizador en forma de pellets disuelto en aceite caliente, con un tiempo muy breve para evitar el ingreso de humedad al reactor.

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5.3.4.4 Filtración Durante este proceso deberá evitarse el contacto con el aire evitando reducir la formación de jabones de níquel. Se filtra el catalizador por medio de filtros prensa y el producto es descargado al proceso posterior de desmetalizado y post-blanqueo. En el diagrama de flujo 5.8 se muestran los equipos utilizados para la hidrogenación del aceite vegetal. Diagrama 5.8 Proceso de Hidrogenación

5.3.5 Fraccionamiento Esta sección tiene como objetivo separar la fracción líquida (oleína), de una fracción sólida llamada estearina. Esta operación se realiza enfriando el aceite hasta una temperatura a la cual se cristalizan ciertos componentes grasos, separándose después de la fracción líquida por filtración. Los triglicéridos que se cristalizan forman sólidos, algunos de los cuales son relativamente inestables, pero al enfriarse más pueden adquirir formas más estables. Tanto mayores sean los cristales, más fácil será la filtración y más elevado el rendimiento de la fracción líquida.

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El enfriamiento se hace en varias etapas con un periodo de reposo entre cada etapa para permitir que la temperatura se estabilice. Después de la última etapa el aceite es descargado del cristalizador para ser filtrado y poder separar las fases. El proceso de fraccionamiento se puede resumir en los siguientes pasos mostrados en el diagrama 5.9 que se muestra a continuación. Diagrama 5.9 Sección de Fraccionamiento

5.3.5.1 Acondicionamiento El aceite a fraccionar debe permanecer a 80°C en el tanque stock, para permitir que los componentes más duros se encuentren en estado líquido, ya que vestigios de dichos cristales impedirán la nucleación homogénea y no permitirán óptimos resultados de cold test. Antes de realizar la carga a los cristalizadores el aceite debe pasar por un intercambiador de calor de placas que enfría el aceite hasta 50°C. 5.3.5.2 Cristalización Los cristalizadores cuentan con chaquetas de enfriamiento, realizándose de esta manera el intercambio de calor por convección forzada. Los cristalizadores cuentan con un agitador de velocidad variable, diseñado para mantener la temperatura uniforme en el tanque. El tiempo de enfriamiento es de 36 horas. El sistema de control de temperatura para el enfriamiento gradual es automático dosificándose la cantidad necesaria de agua helada para conseguir temperaturas más frías, de tal manera que siga en forma eficiente la curva de enfriamiento pre establecida.

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5.3.5.3 Filtración Luego de haberse cumplido el tiempo de cristalización del aceite, el sistema automático de secuencia de operaciones ordena filtrar la carga y esto se realiza mediante filtros rotativos al vacío, los cuales se encargan de la separación de las fases oleina-estearina. En el diagrama 5.10 se muestran los equipos utilizados en la sección de fraccionamiento. Diagrama 5.10 Proceso de Fraccionamiento

5.3.6

Deodorización

El proceso de destilación con arrastre de vapor a condiciones de baja presión y elevadas temperaturas, con el objeto de eliminar las sustancias odoríferas y soporíferas. Estas sustancias se encuentran en las grasas en cantidades muy pequeñas, del orden de 0.001-0.01%, pero bastan estas pequeñas cantidades para originar productos no comestibles. Si tomamos los ácidos grasos y los calentamos hasta una temperatura próxima a la temperatura de ebullición no se produce destilación, pero si inyectamos en la masa de aceite el vapor de aire, observamos una rápida y violenta destilación, ver diagrama

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5.11. Diagrama 5.11 Sección Deodorizado

5.3.6.1 Temperatura de Deodorización No se puede elevar demasiado, debido a que corre el peligro de destilar, junto con las sustancias odoríferas, parte de los glicéridos y de originar posibles procesos de polimerización. 5.3.6.2 Cantidad de Vapor Inyectado Teóricamente debería de ser una cantidad de vapor igual al volumen de los vapores de las sustancias odoríferas a evaporar. En el diagrama 5.12 se muestra los equipos utilizados en la etapa de Deodorizado. Diagrama 5.12 Proceso de Deodorizado

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5.4 BIBLIOGRAFÍA 

BERNARDINI E., Tecnología de Grasas y Aceites, Editorial Alhambra, 1986.



BAILEY, ALTON, Aceites y Grasas Industriales, Editorial Reverté, 1985.



DESROSIER, NORMAN, Elementos de Tecnología de Alimentos, Editorial Continental, 1983.



SOCIEDAD NACIONAL DE INDUSTRIA, Revista Industria, N°723 Oct.-Nov 1998.



INEI, Compendio Estadístico – Económico y Financiero 1999/2000, Editorial Monterrico S.A., 2000.

Página 80

CAPITULO

TECNOLOGÍA DE LOS CEREALES 6.1

6

INTRODUCCIÓN

Los cereales son frutos de algunas plantas herbáceas cultivadas, monocotiledóneas de la familia Gramíneas. Las principales cosechas de cereales: el trigo, cebada, avena, centeno, arroz, soya y maíz. Parte del grano del cereal puede separarse en tres partes diferentes: salvado, germen o embrión, y endospermo. El salvado consta de las capas más externas de las células del grano y suma alrededor de 5% de todo el grano, el germen forma el 3% del grano de cereal, las células en esta parte son ricos en grasas no naturales, cuyas moléculas no son muy estables. El germen se separa en gran parte de los productos del cereal, y el endospermo es la porción más grande de un grano de cereal. Esta compuesto de células que almacenan almidón, los dos nutrientes que por lo general se encuentran en el endospermo de los cereales son el almidón y las proteínas. Desde luego el cereal más importante es el trigo y el rendimiento en su cultivo varía considerablemente entre los países productores y está en relación con la disponibilidad de agua y la intensidad del cultivo. Asimismo existe la expresión “Revolución Verde", la cual se usa para describir la rápida expansión de variedades de alto rendimiento de trigo y arroz en muchos países en desarrollo, particularmente en Asia. Las características de estas nuevas variedades son:     

Superior rendimiento de grano por unidad de área. Mayor cantidad de grano por unidad de fertilizantes aplicado. Mayor rendimiento de proteínas por unidad de agua de riego. Maduración más temprana. Menor sensibilidad a la longitud del día, dando mayor flexibilidad para el momento de la siembra y la posibilidad de dos o incluso tres cosechas al año.

El Grupo Industrial Bimbo es la tercera compañía más grande a nivel mundial en la industria de la panificación, en el Perú está asociado con Alicorp, la empresa más importante del sector de alimentos; la planta en el Perú demandó una inversión inicial de 25 millones de dólares y la capacidad de producción de la fábrica es de 600 000 barras de pan diarias.

6.1.1

Producción Nacional

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En el cuadro 6.1 se muestra la producción de avena según el tipo al año 2000 Cuadro 6.1 Producción de Avena según Tipo (TM) 1996 –2000 AÑO

AVENA ELABORADA

AVENA COMBINADA CON OTROS CEREALES

1996

13 322

4 492

1997

14 686

5 603

1998

19 993

5 545

1999

20 656

4984

2000*

6 116

1 992

(*) Abril 2000 Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1999-2000 INEI

Las compras al exterior de avenas en el año de 1997 alcanzaron 28 584,2TM siendo los productos adquiridos "avena mondada" (17 870,4 TM), "avena excepto para siembra" (9 851,4 TM). En el primer bimestre de 1998 las compras al exterior de avenas alcanzaron 3 797,8TM siendo los productos adquiridos “avena adquirido para siembra" (1 295,4 TM). Esta cifra representa un significativo crecimiento de 120% respecto a lo importado en el mismo periodo de 1997 en el cual se registraron 1 722,7 TM.

6.2

MATERIA PRIMA

El aporte del sector agropecuario a las plantas de producción se muestra en el cuadro 6.2 Cuadro 6.2 Aporte del Sector Agropecuario a las Plantas de Producción de Avena, 1996 – 2000 AVENA

1996

1997

1998

1999

2000

Avena grano

14 158

17 212

25 998

24 861

19 830

Trigo grano

7

-

106

25

231

3 028

4 729

5 453

2 971

1 136

Cebada grano Cocoa

1

-

13

1

-

Quinua

413

339

406

386

788

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico- Financiero 1999-2000 INEI

La utilización de las materias primas en las plantas de producción hasta el año 2000 se ha dado como se observa en el cuadro 6.3

Cuadro 6.3 Utilización de las Principales Materias Primas del Sector

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Agropecuario por las Plantas de Producción, 1996 – 2000 AVENA

1996

1997

1998

1999

2000

Avena grano

14 028

15 607

20 784

23 301

14 150

Trigo grano

7

-

89

10

230

3 016

5 638

6 271

3 965

3 202

Cocoa

1

-

6

1

-

Quinua

494

349

486

447

416

Cebada grano

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico- Financiero 1999-2000 INEI

Dentro de las materias primas utilizadas en la producción de avenas y cereales se encuentra el maíz, es de consumo humano y posiblemente dieta fundamental en los países hispanoamericanos, y en algunas partes de África, se consume en menor medida en Europa y Norteamérica. Existen tres clasificaciones para refinar el maíz: molienda húmeda, molienda en seco y por fermentación. De la cosecha anual total de maíz, el 5% la emplean los molinos en húmedo para poder obtener almidón, azúcar y aceite de maíz; el 3.5% de los molinos en seco, para harina de maíz, cereales y aceites de maíz; y el 1% va a procesos de fermentación para obtener alcohol neutro y bebidas alcohólicas. Aproximadamente el 77% de la cosecha se emplea como alimento para el ganado y el 13.5% se exporta como grano. El arroz es de uso masivo para la alimentación humana, constituye el principal alimento de aproximadamente la mitad de la población, contiene proteínas y vitaminas complejo B, E y K; aproximadamente 25% de carbohidratos; pequeñas cantidades de yodo, hierro, magnesio, fósforo y grasa. Es nativo del Sudoeste de Asia y viene siendo cultivado hace más de 7 000 años; normalmente se le encuentra en zonas cálidas y húmedas. La planta alcanza una altura de un metro aproximadamente con flores que tienen seis estambres y un solo pistilo. El arroz recogido con cosechadora tiene generalmente un 20% de humedad y para almacenarlo se debe desecar inmediatamente hasta un 12%. Para esto se utiliza secadores continuos parecidos al homo Walworth. Se debe tener presente que si la velocidad de secado es muy rápida, las tensiones que se establecen en el grano debidas a la desigual contracción provocan su agrietamiento y fragmentación. El arroz envasado en sacos de resma sintética o goma o en cilindros de cloruro de vinilo, se puede almacenar sin problemas bajo el agua. El examen detallado de un grano de trigo revela que la forma varía según su origen, la cubierta de un grano de trigo está compuesta por cinco capas, las tres primeras constituyen el salvado que separa del resto durante la molturación. La capa más externa, es la epidermis, luego viene el epicarpio, cuya fibra va paralela a la longitud

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del grano, el endocarpo, es transversal y la capa siguiente es la testa, de estructura muy fina que constituye la verdadera envoltura del grano. En ésta capa es donde se encuentra el pigmento que da color al trigo, la última capa es la aleurona, frecuentemente se considera que pertenece al salvado, pero de hecho está íntimamente relacionado y ligado al endospermo. El germen, como en todas las semillas es el foco de vida y contiene un alto porcentaje de azúcares naturales, una cantidad considerable de aceite de trigo y una gran cantidad de fosfatos naturales, especialmente de potasio. También se encuentran asociados con él, numerosas enzimas activas, cuyas funciones están encaminadas en preparar alimento para la planta de trigo para su germinación.

6.3 PROCESO 6.3.1 Procesamiento del Maíz 6.3.1.1 Limpieza A medida que se recibe el maíz, se limpia antes de almacenarse en la planta. La selección por aspiración con vacío elimina todos los materiales indeseables como son el polvo, desechos, mazorcas, piedras e insectos. 6.3.1.2 Maceración El maíz con un contenido de humedad aproximado del 16% es ideal para macerar. Si el maíz es demasiado duro para separar el almidón, se requiere un proceso de ablandamiento para acondicionar el grano, con lo cual se desintegra la proteína, que a su vez es la responsable de la retención del almidón y la eliminación de productos solubles indeseables. 6.3.1.3 Separación del germen El proceso de maceración reblandece el grano de maíz hasta un punto deseable, ahora puede llevarse a cabo la separación del germen mediante una molienda gruesa que rompe el grano liberando el germen sin dañarlo. Esta molienda produce un material de forma de pulpa que contiene germen, cáscara, almidón y gluten que se hace pasar a través de un separador de ciclón líquido donde se recupera el germen. 6.3.1.4 Molienda Después de separar el germen, el endospermo y las cáscaras se muelen para liberar el resto del almidón. La pasta molida resultante que contiene almidón, gluten y cáscara, se hace pasar a través de una serie de carretes con tamices de 18 a 20 mallas, donde las cáscaras y fibras más gruesas se eliminan.

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6.3.1.5 Separación del gluten del almidón La pasta de almidón que contiene del 5% al 8% de gluten se hace pasar a través de centrifugas de alta velocidad. Primero se separa el gluten de buena calidad del almidón y se concentra en otra centrífuga, a continuación se filtra y se seca en secadores rotatorios. Este gluten llega a ser uno de los principales componentes de los productos alimenticios. Los productos que se obtienen en este proceso son: partículas laminables, molino grueso, molino mediano, harina de maíz, germen, sémolas gruesas. La descripción de estas operaciones se muestra en el diagrama 6.1.

Diagrama 6.1 Producción Industrial del Maíz

6.3.2

Procesamiento del Trigo

El proceso se divide en dos partes principales; el proceso de limpieza y el proceso de molienda, los cuales se desarrollaran a continuación:

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6.3.2.1 Recepción y limpieza Preliminar El trigo es recibido y almacenado en el elevador del molino, el elevador tiene facilidades para la descarga del grano, balanzas silos de almacenamiento, transportadores, equipos de limpieza preliminar, lo mismo que equipos auxiliares tales como sistemas de aspiración y secadores. 6.3.2.2 Limpieza El trigo luego requiere una limpieza mucho más cuidadosa, con el fin de eliminar material dañino para la salud. Las impurezas del trigo son removidas ya que además representan un potencial riesgo para los equipos y las máquinas. 6.3.2.3 Acondicionamiento El acondicionamiento puede definirse como el tratamiento del trigo previo a la molienda, mediante una combinación de humedad, tiempo y calor con la finalidad de preparar al trigo que va a ser molido hacia el óptimo estado a fin de lograr una eficiente molienda de acuerdo a un proceso dado. 6.3.2.4 Rotura o Quebrantamiento Este proceso tiene por objetivo el separar el salvado y el germen del endosperma. Se divide en roturas primarias y secundarias, la rotura primaria abre el grano, quebrando la mayor parte del endosperma y clasificándolo de acuerdo al tamaño. Las roturas secundarias por su parte, raspan el endosperma remanente en el salvado de la manera más pura posible. 6.3.2.5 Cernido Después de cada quebrantamiento en los rodillos, el material es transportado a un cernidor, que esencialmente consiste de una gran caja provista de una serie de tamices superpuestos rotando en un plano horizontal. 6.3.2.6 Purificación Las sémolas consisten de una mezcla de endosperma puro. El objetivo del sistema de purificación es el de separar el endosperma puro de las partículas de salvado u otras impurezas y clasificar el material en rangos de tamaños apropiados para una eficiente molturación. 6.3.2.7 Sémolas Consiste en el quebrantamiento de los gránulos largos de sémola con adherido, provenientes del sistema de purificación. Cumple las funciones de separación de partículas compuestas, aplanamiento de las partículas de salvado y germen, y la clasificación del endosperma por tamaño. El objetivo principal de este sistema es el de raspar el material para liberar el endosperma del salvado con la mínima producción de harina posible.

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6.3.2.8 Reducción La sémola purificada y clasificada es molida gradualmente y convertida en harina mediante rodillos lisos o muy finamente corrugados que también giran en sentido contrario. Después de cada reducción el producto es cernido en su propio cernidor, de igual manera que el material de rotura. La mayor parte de los fragmentos de salvado es separado en el cedazo más fino o interior. Los DOP del proceso de pre-limpieza del trigo, limpieza se muestra en los diagramas 6.2 y 6.3. Diagrama 6.2 DOP del Proceso de Pre-limpieza del Trigo

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Diagrama 6.3 DOP del Proceso de Limpieza del Trigo

6.3.3 Tratamiento Industrial del Arroz El tratamiento industrial del arroz comprende la limpieza, descascarillado y el "mondado" (proceso en el que el salvado y el germen son eliminados total o parcialmente, mediante un raspado abrasivo o perlado). A.

Limpieza Algunas de las máquinas que se utilizan para la limpieza del arroz son similares a las utilizadas en la limpieza de otros granos de cereal, tales como: el "scalpelator”, el "rotex" y los imanes.

B.

Descascarillado Se utilizan varios tipos de máquinas, una de ellas está compuesta por dos discos de piedra; en otro tipo los granos pasan sobre una banda sin fin, de goma por

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debajo de un rodillo de goma o entre dos rodillos forrados de goma que giran a velocidades diferentes, un elemento tiende a retener el grano mientras que el otro tiende a tirar hacia fuera de la cáscara. C

Raspado y Abrillantado El salvado de los granos se elimina con máquinas "perladas" o blanqueadoras en las que el salvado es erosionado por fricción entre los granos y una pantalla de acero rugoso. Como abrasivo se puede añadir carbonato de calcio al 0.3%. El producto de esta etapa es el arroz perlado sin pulimentar, luego este arroz sin pulimentar se abrillanta en una máquina cepilladora oxidativo del arroz sin pulimentar.

D

Grageado El arroz pulimentado puede ser tratado posteriormente cubriéndolo con una capa de jarabe de azúcar y polvos de talco y se voltea en una máquina de gragear; así exalta al brillo de los granos.

6.3.3.1 Productos Derivados El arroz pulimentado puede cocinarse previamente y ensarlo en latas, como el "pudding" de arroz; también se utiliza para preparar cereales de desayuno. Para este último objeto es preferible el tipo de grano corto. También se obtiene el almidón de arroz y la tradicional bebida japonesa el "sake". Aparte se tiene los siguientes subproductos: arroz molido: mezcla de salvado, arroz pulido y puliduras de arroz con cascarilla molida. Se utiliza en alimentación animal.

6.4. · · · · ·

BIBLIOGRAFÍA

“SOCIEDAD NACIONAL DE INDUSTRIA Revista "Industria”, Marzo de 1998. FANCELÍ A.L, “Maíz: Producción, Pre-procesamiento y Transformación Agroindustrial”, Secretaria de Industria, Comercio, Sao Paulo, 1983. NORMAN W. DESROSIER, “Elementos de Tecnología de Alimentos”, Compañía Editorial Continental, México 1ra edición 1983. CARRANZA NORIEGA, R.; “Separata de Cereales y Avenas”, Universidad de Lima. INEI, "Perú: Compendio Estadístico Económico- Financiero 1999/2000” -

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CAPITULO

TECNOLOGÍA DEL AZÚCAR

7

7.1 INTRODUCCIÓN El dulce sabor del azúcar es grato al paladar, pero también uno de los alimentos más importantes que tiene el hombre para formar las calorías que necesita el organismo humano. Sin embargo, es perjudicial injerirlo en exceso como cualquier otro elemento, ya que solo necesitamos una cantidad mínima indispensable para conservar la salud. El azúcar común se presenta en varias formas: en grano, molido, tamizado, en cuadradillos, blanco y moreno. Todas ellas, pese a su diferente aspecto y color tienen la misma composición química designada con el nombre de sacarosa, aunque hay algunos azucares que no contienen esta sustancia. Pero todos los azucares se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno mezclados en diferentes proporciones, y de distintas maneras de acuerdo a su procedencia. Los vegetales por ejemplo, lo contienen disuelto en su savia, por ello los melocotones, uvas, melones y naranjas son dulces y los cereales, guisantes, cebolla, remolacha y otros productos de huerta contienen igualmente azúcar, aunque en menor proporción. Por otro lado, las abejas y otros insectos liban las flores porque tienen azúcar y los animales poseen azúcar en la sangre y en algunas de sus secreciones, como la miel y la leche. Las variedades del azúcar más usadas son: la sacarosa, obtenida de la caña de azúcar y la remolacha azucarera; la glucosa o dextrosa, proveniente de los cereales como las patatas o cualquier otra sustancia conteniendo féculas; la lactosa es el azúcar de leche; la maltosa, proveniente de la malta y la fructuosa o levulosa, de las frutas. Algunos de estos azúcares son de difícil cristalización y por ello se utilizan en forma de jarabe.

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7.1.1 Mercado de Producción 7.1.1.1 Empresas Productoras y Comercializadoras A continuación se muestran las principales empresas productoras y comercializadoras de azúcar a nivel nacional. A. Azúcar Blanca Doméstica Agroindustrial Paramonga S.A. C.A.A Pomalca C.A.A. Casa Grande C.A.A. Tuman y otros B. Azúcar Impalpable ASA Alimentos S.A. Produce y comercializa. Echeandia García Jesús Adrián Comercializa Química Alimentaria S.A. Produce y comercializa Química Industrial y Montes S.A. Comercializa Red Star del Perú S.A. Produce y Comercializa C. Azúcar Sintética -

Química Anders S.A.

Comercializa

7.1.1.2 Producción Nacional La producción de azúcar para el año 2000 se muestra en el cuadro 7.1 Cuadro 7.1 Indice del Volumen Físico, Año base 1994 PRODUCCION DEL AZUCAR – AÑO 2000 Ene

Feb

Mar

146,9 142,3 125,8

Abr

May

Jun

87,6

114

125

Jul.

Ago

Set

Oct

124,2 140,1 135,5 157,7

Nov 172

Dic

Año

166,5 136,5

Fuente: Perú: compendio estadístico económico – Financiero 1998 -1999 INEI

7.1.2 Azúcares Grupo de los hidratos de carbono sencillos de origen vegetal, solubles en agua y de sabor dulce; de forma molecular Cx(H2O)y, se clasifican en dos amplios sistemas: CETOSA si presenta una cetona y ALDOSA si presenta un aldehído, entre ellos se encuentra la sacarosa, o azúcar de caña por antonomasia recibe a veces el nombre de azúcar. La clasificación química y su definición se muestra en el cuadro 7.2.

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Cuadro 7.2 Clasificación Química CLASIFICACIÓN

Monosacáridos

Disacáridos

DEFINICIÓN Son carbohidratos elementales que no pueden hidrolizarse para obtener menores moléculas, son de sabor dulce e hidrosolubles. Ejemplo: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa. Están formados por dos monosacáridos susceptibles de hidrólisis produciendo los constituyentes. Ejemplo: Sacarosa, maltosa, lactosa.

Oligosacárido

Son compuestos formados entre dos y ocho monosacáridos o disacáridos. Ejemplo: rafinosa, celibiosa

Polisacárido

Están formados por más de ocho monosacáridos susceptibles de hidrólisis parcial o total. Ejemplo: celulosa, almidón, glucógeno.

Fuente: Elaboración propia

7.1.3

Sacarosa

El azúcar, constituida por la sacarosa, es el comercial; su fuente, además de la caña de azúcar es la remolacha azucarera. La sacarosa es un disacárido conteniendo una molécula de glucosa y una molécula de fructosa unidas por enlace dicarbonílico; cristaliza de una solución acuosa como compuesto anhidrico en forma de prismas. La sacarosa pura, funde a 1880C, se transforma en caramelo alrededor de los 2000C y finalmente deja un residuo de carbón. La solución acuosa es dextrógira con rotación especifica (+ 66.53º, 20 0C) a una concentración de 26 gramos por 100 mililitros de agua. La sacarosa hidroliza con facilidad en soluciones ácidas a velocidades aumentando notablemente según el incremento de temperatura y disminución del pH. La hidrólisis invierte el poder rotatorio; por ello, el proceso se denomina inversión y la mezcla de azúcares formados recibe el nombre de azúcar invertido. La sacarosa hidrolizada mediante ácidos diluidos o por acción de la enzima invertasa, se desdobla en D(+) 53º glucosa y D(-) 92º fructuosa. El poder levógiro resulta de la suma algebraica de los poderes dextrógiro de la glucosa y levógiro de la fructosa. Esta reacción es fundamental en la fabricación del azúcar.

C12 H22 011

+

H20

C6 H12 O6

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+ C6 H12 O 6

Sacarosa

+

agua

glucosa

+

fructosa

Las propiedades Químicas y Físicas se muestran en los cuadros 7.3 y 7.4 Cuadro 7.3 PROPIEDADES QUÍMICAS Hidrólisis

En medio acuoso se hidroliza

Descomposición alcalina Descomposición Térmica

Se descompone en soluciones con iones (OH) Se descompone lentamente

Oxidación

La oxidación forma bióxido de carbono y agua

Reducción

Se reduce con el hidrógeno

Reacciones Bioquímicas

Hidrólisis enzimáticas con fermentos catalizadores

Fuente: Elaboración propia

Cuadro 7.4 PROPIEDADES FÍSICAS Solubilidad

Soluble, aumenta con la temperatura

Cristalización

Estructura Monoclínica

Densidad

A 15ºC es 1,5879 gr/ml.

Viscosidad

Varía con la temperatura

Tensión Superficial

Inactiva

Optica

Es incolora en soluciones puras

Conductividad Eléctrica

No conductora

Solventes

Insoluble en derivados del petróleo y muy soluble en agua.

Fuente: Elaboración propia

Los tipos de azúcar que se expenden en el comercio son: - Azúcar para Exportación -

Azúcar Rubia uso Doméstico

-

Azúcar Rubia uso Industrial

-

Azúcar Blanca Sulfitada

-

Azúcar Refinada uso Doméstico

-

Azúcar Refinada uso Industrial

-

Azúcar para Farmacopea

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7.2

MATERIA PRIMA

7.2.1 Caña de Azúcar La caña de azúcar es una gramínea gigante perteneciente al género Saccharum, casi todas la caña de azúcar es de la misma especie, la diferencia en condiciones de crecimiento (clima, etc.) afectan la característica del jugo. Por ejemplo, el contenido de azúcar del jugo de la caña cultivada en los trópicos es mayor al de la caña que crecen en climas más fríos. El tiempo de la caña para el crecimiento antes de la cosecha varía según los países y puede ser de 7 meses a 2 años. El rendimiento de azúcar del jugo de caña es alrededor de 14 al 17%. La caña todavía se corta a mano o mecánicamente en algunos casos donde la topografía y la extensión del terreno lo permite y los jugos se extraen a presión entre rodillos. Los principales usos derivados de la materia prima son mostrados en el cuadro 7.5: Cuadro 7.5 JUGO

BAGAZO

COGOLLO

Fertilizantes

Alimento para ganado

Alcohol

Cartón

-

Polímeros (policloruro de vinilo)

Papel

-

Vinaza (levadura)

Combustible

-

Pienzo (alimento animal)

-

-

Etanol

-

-

Aguardiante

-

-

Vodka de caña

-

-

Acido Cítrico

-

-

Azúcar, mieles

Fuente: Elaboración propia

7.2.2 Cal La calidad de cal empleada es importante para una buena eliminación de impurezas y lograr una buena clarificación de jugo. Se adquiere en forma de cal viva en trozos (CaO), que debe reunir los siguientes requisitos: 80% de CaO aprovechable como mínimo; 15% de granza (sólidos insolubles) como máximo. Debe evitarse Sales que contengan más de 2% de óxido de magnesio (MgO), así como la sílice. Existen algunas pruebas empíricas pudiendo dar idea de una buena calidad de cal; al mezclarse con la mitad de su peso en agua, la cal debe calentar mucho en pocos minutos. Esta en trozos no es conveniente agregar directamente al jugo, pues la disolución es relativamente lenta y difícil; de tal modo que algunas fracciones de jugo

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se sobreencalan; mientras otras se encalan insuficientemente. Se prepara inicialmente lechada de cal, con los trozos de cal viva (CaO) y agua. Esta lechada, se mezclará con el jugo, pues así su difusión. Será más rápida y su acción más regular. Esta lechada es un liquido blanco lechoso que contiene cal apagada en suspensión y en solución Ca(OH)2. Aditivo necesario para la clarificación de los jugos que proceden de la trituración de la caña de azúcar.

7.2.3 Carbón de Huesos Los carbones decolorantes se usan en la industria del azúcar como agentes purificadores en la producción de azucares blancos y refinados. Generalmente se aplican en soluciones de 55-60º Brix y con temperaturas de 65-80ºC. Los carbones animales se usan extensamente en la industria de la refinación removiendo el color y también una buena proporción de cenizas Estos carbones se fabrican sometiendo huesos desengrasados a la destilación destructiva de una retorta cerrada durante 8 hr y a la temperatura del rojo cereza. Debe enfriarse el contenido de la retorta antes de dejar entrar el aire. Después se muele y se pasa por el cernidor.

7.2.4 Colorantes Los colorantes se usan en la industria azucarera para alterar el color natural del producto. De acuerdo con el propósito de su aplicación, pueden distinguirse cuatro tipos de colorantes: -

Colorantes acentuando la blancura del azúcar Colorantes alterando algunas de las propiedades de los azucares crudos. Colorantes alterando el color de la melaza. Colorantes usados en la fabricación de azucares de fantasía.

7.3 PROCESO 7.3.1 Producción del Azúcar 7.3.1.1 A partir de la Caña de Azúcar La fabricación de azúcar a partir de la caña de azúcar es uno de los sectores industriales más grandes del país. La caña de azúcar, una vez cosechada, generalmente contiene en peso, un 15% de fibra y un 85% de jugo; el jugo a su vez está constituido de un 80% de agua; un 12% de sacarosa y un 8% de azúcares invertidos e impurezas.

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La caña de azúcar se puede cosechar en forma manual o mecanizada; del método utilizado depende la cantidad de impurezas que ingresen a la molienda de la caña; generalmente, hay muchas impurezas cuando se hace la cosecha en forma mecanizada. La producción de Azúcar en el Perú se puede observar en los siguientes cuadros: Cuadro 7.6 Caña de Azúcar - Superficie Cosechada, Producción, Rendimiento 1996-2000

AÑO

SUPERFICIE COSECHADA (ha)

PRODUCCIÓN (t)

Rndto (t/ha)

1996 1997 1998 1999 2000

54 383 63 542 52 614 58 127 32 749

6 119 019 6 930 267 5 705 340 6 278 571 3 69 3 367

112,5 109,1 108,4 108,0 112,8

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI (*) Julio 2 000

Cuadro 7.7 Principales Variables Industriales Azucareras Azúcar Comercial AÑO

PRODUCCION (T.M)

EXPORTACION (T.M)

IMPORTACION (T.M)

VALOR EXPORTACION (T.M*$)

1996 1997 1998 1999 2000

607 570 674 333 449 582 603 088 376 397

82 447 76 956 60 230 17 262 17 603

315 506 257 488 499 816 345 084 92 989

451 434 446 442 340

VALOR IMPORTACION ($*T.M)

332 298 278 212 195

370 335 315 245 230

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI

Cuadro 7.8 Producción Mensual de Azúcar 1996-2000 AÑO

ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SET

OCT

NOV

DIC

1996 1997 1998 1999 2000

54 840 58 283 37 936 43 322 63 855

51 437 57 455 21 085 37 214 61 877

44 452 54 514 13004 41 033 54 755

28 621 49 611 16 274 35 637 38 096

32 045 51 870 25 598 45 074 49 561

34 449 59 680 33 819 45 897 54 322

50 232 57 534 46 477 50 166 53 981

60 299 56 174 52 966 53 323 -

60 694 61 820 48 929 60 428 -

63 685 59 423 48 874 66 627 -

63 738 55 186 55 035 62 779 -

62 316 52784 49 565 61 586 -

Fuente: Perú: Compendio Estadístico Económico – Financiero 1998-1999 INEI

A. Producción de Azúcar Cruda La manufactura del azúcar se inicia con el lavado de la caña; para ello se utiliza el agua obtenida de la condensación de los vapores que salen de los evaporadores. El efluente de esta operación representa el mayor flujo de agua residual de la planta. Después de lavada, la caña es cortada en pequeños trozos que circulan a un molino de rodillos, para ser molidos. Se obtiene así un jugo caliente de color verde oscuro con un pH de 5,2 que posteriormente es tamizado para eliminar trozos de tallos y otros residuos.

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Los residuos fibrosos de la molienda y del tamizado, reciben el nombre de bagazo; generalmente, el bagazo es utilizado como combustible de los calderos para la generación de vapor; otro uso es como materia prima en la producción de papel. También se ha registrado su uso para la fabricación de tableros de madera. Una vez tamizado el jugo se lo trata con cal a un pH 8, para evitar la inversión de la sacarosa; posteriormente es calentado y enviado a los clarificadores, donde se precipitan los compuestos insolubles en forma de lodos. Estos, a su vez se filtran al vacío, reciclándose el filtrado a los clarificadores. La pasta resultante es un desecho sólido. El jugo clarificado es concentrado en evaporadores de múltiple efecto para su extracción, produciéndose además la cristalización de los azúcares en los reactores al vacío. Esta mezcla de cristales y jarabe de azúcar se somete a un proceso de centrifugado con el objeto de separar los cristales de azúcar de la melaza, la cual todavía contiene azúcar disuelta y es recirculada a las charolas de evaporación; finalmente, la melaza residual es baja en sacarosa y se utiliza para producir alcohol etílico o como complemento alimenticio de animales, y para otros usos. El azúcar retenido en la centrífuga se descarga en un transportador que conduce al secador rotatorio continuo. De aquí es enviado a un tamiz vibratorio que lleva incorporado un molino de bolas, el cual se desintegran los cristales gruesos. Las partículas muy finas retornan al proceso. El azúcar ya tamizado se transporta a silos para luego ser pesado y empacado automáticamente. El azúcar de caña obtenido por el proceso descrito es un azúcar crudo, que requiere ser refinado para eliminar la melaza, partículas de bagazo, sales orgánicas e inorgánicas que contienen. B. Refinación del Azúcar El azúcar cruda que llega a la refinería contiene 98% de sacarosa. En la primera etapa de la refinación es reblandecer la capa de impureza que envuelve a los cristales de azúcar con un jarabe de azúcar saturado caliente. Esta mezcla se centrifuga y en esta operación los cristales de azúcar se rocían con agua para eliminar las impurezas. Los cristales de azúcar lavados se disuelven a continuación con agua caliente se tratan con sal para elevar el pH 7.3 a 7.6 y la temperatura se aumenta a 820C. Después la mezcla caliente se filtra, el color y la solución de azúcar se elimina filtrando a través de carbón de huesos después de lo cual el azúcar se cristaliza en charolas de vacío y se refrigeran.

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Durante la centrifugación, los cristales se lavan con agua, se secan, se pasan por mallas para graduarlos por tamaños y se empacan. El azúcar de grano grande se emplea en la fabricación de dulces y caramelos. El azúcar de mesa se obtiene de los granos finos. El azúcar para dulces ultrafinos se elabora moliendo los cristales en molinos pulverizadores. Para evitar la aglutinación en el azúcar para dulcería se agrega un poco de almidón de maíz, El azúcar también se forma en cubos o tabletas haciendo una mezcla de cristales de azúcar y jarabe blanco a presión seguido de secado. C. Diagrama de bloques de la producción del azúcar Diagrama 7.1 Producción de Azúcar a Partir de la Caña de Azúcar

7.3.1.2

Azúcar a partir de la Remolacha

La eliminación del azúcar de las remolachas requiere un proceso bastante distinto al de la caña. La remolacha, cada una de las cuales pesa alrededor de 1 kg y contiene aproximadamente 14 cucharaditas de azúcar en su raíz, se lava al llegar a la fábrica

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procedente de la granja. Se rebana en tiras muy delgadas y se coloca en grandes tanques de agua caliente donde se extrae el jugo dulce. La remolacha (Beta vulgaris) almacena el azúcar en la raíz. La elaboración de azúcar de remolacha es una operación continua que no produce el azúcar cruda intermedia. Las remolachas contienen de 16 a 20% de azúcar como sacarosa; el rendimiento de azúcar por acre es considerablemente inferior al que se obtiene del azúcar de caña. Las remolachas se plantan como semillas y requieren 70 días para desarrollarse hasta su cosecha, cosechándose mecánicamente. En la refinería, puede almacenarse en el exterior en grandes montones hasta que se le procesa a diferencia del azúcar de caña. Al extraer el azúcar, las remolachas se lavan, se pasan por rebanadoras que las rompen en tiras delgadas llamadas "cosettes", se recubren con agua caliente para extraer el azúcar. El jugo del proceso de extracción se trata con cal o hidróxido de calcio. La cal elimina las impurezas como precipitado; a continuación se utiliza dióxido de carbono para eliminar el exceso de hidróxido de calcio así como carbonato de calcio. El jugo de azúcar se filtra y después se trata otra vez con dióxido de carbono para precipitar el hidróxido de calcio residual. El extracto se blanquea con dióxido de azufre para eliminar los componentes de color en el jugo, se concentra al vacio de 60 70% de sólidos solubles y se filtra a través de carbón de huesos. El Liquido filtrado se concentra en charolas de lavado para formar azúcar cristalina. El azúcar se procesa lo mismo que la caña de azúcar. El licor final de lavado se usa en la fabricación de glutamato monosódico. La pulpa de remolacha ya agrietada y las hojas se secan y se venden como alimento para ganado. El procesamiento completo de las remolachas desde su recepción hasta la producción de azúcar granulada, se lleva a cabo dentro de la misma fábrica.

7.4 BIBLIOGRAFÍA -

APOYO Y EL COMERCIO Anuario 2000 –2001, Empresa Editora El Comercio S.A

-

PERU COMPENDIO ESTADISTICO-FINANCIERO 1998/1999 – INEI, 2001

-

PIETER, HONIG Principios de Tecnología Azucarera Tomo I, Editorial C.E.C.S.A

-

RODOLFO ANTONIO GUTIÉRREZ SEMINARIO, Desarrollo de Técnicas para mejorar la Producción Azucarera en la Cap. Pomalca. LTDA. Nº 38, Tesis: Universidad Nacional del callao.

-

Potencial Impacto Ambiental de las Industrias en el Ecuador, Exploración Preliminar y soluciones

Página 99

-

NORMAN W. DESRONIER, Elementos de Tecnología de Alimentos

-

Gledhow WWW Milling Page

Página 100

CAPITULO

TECNOLOGÍA DE LAS CARNES Y

8

EMBUTIDOS 8.1 INTRODUCCIÓN El hombre desde sus inicios fue nómada y cazador, a través de advenimiento de las nuevas civilizaciones, siempre la carne le sirvió como alimentación para su sobrevivencia. Su consumo era en forma fresca o elaborada en diferentes formas de productos cárnicos. Estos últimos siempre proporcionaban la fuente de proteínas, variables en su dieta diaria. La carne es un alimento que contiene sustancias nutritivas como: proteínas, grasas, vitaminas (tipo B), y minerales, se conocen carnes de aves, peces pero en este caso trataremos de carne de mamíferos, llamadas también carnes rojas. La carne es una materia prima a partir de la cual se puede producir una gran variedad de tipos de productos. Asimismo, cada tipo tiene una gran variedad de presentaciones. En la elaboración de la diversidad de productos cárnicos tiene como objetivos: mejorar la conservación, desarrollar formas y sabores distintos y transformar partes del animal que son difíciles de comercializar al estado fresco. Según los métodos de preparación, la carne se ofrece para preparar una gran variedad de productos, mediante el empleo de especias, salazón, cura de la carne, desecación y el ahumado. Además según el método de elaboración los productos cárnicos se dividen en las siguientes clases:     

Embutidos Crudos Embutidos Escaldados Embutidos cocidos Tocinos Jamones

Los embutidos son productos elaborados a base de una mezcla de carnes y/o menudencias, aditivos alimentarios, especias, ligantes, con o sin agregados de origen vegetal, enfundados en envolturas naturales o artificiales de tal manera que se obtiene un producto higiénico, nutritivo, agradable y apto para el consumo humano.

Página 101

Existen diversas líneas de producción explicando la buena performance exhibida por la mencionada industria. Entre los productos cárnicos que registraron mayores volúmenes de comercialización en el período analizado se encuentran: Jamonada, Hot Dog, Mortadela, Carne Ahumada y otros.

8.1.1 Producción y Venta de Embutidos El mercado de embutidos muestra cifras favorables. Esto a pesar que no se observa mucha actividad de mercadeo por parte de las empresas. El crecimiento se explicaría en parte por la mayor formalización del mercado, proceso que se empezó a dar tiempo atrás. 8.1.1.1 Producción de Carne En el cuadro 8.1 se observa la producción de carne a partir del año 1996 al 2000 Cuadro 8.1 Producción de Carne 1996-2000 (TM). AÑO 1996 1997 1998 1999 2000ª/

AVE 410500 443940 490309 553634 339664

OVINO 20300 21500 22592 29810 19328

PORCINO 83000 86600 90676 92921 55063

VACUNO 110100 118178 123890 133524 81237

CAPRINO 6300 6300 6161 6891 4030

ALPACA 7000 7600 7859 8198 5433

LLAMA 3000 2600 2833 2890 1894

A/ Periodo Enero-Julio Fuente: Ministerio de Agricultura – Oficina de Información Agraria.

8.1.1.2 Volumen de Venta de Embutidos y Carnes Preparadas (T.M.) En el cuadro 8.2 se observan los diversos embutidos y carnes, mostrando el volumen de venta a partir del año 1996. Cuadro 8.2 EMBUTIDOS Y CARNE (TONELADAS) Hot – Dog Jamonada Jamón Mortadela Chorizo Pastel de Carne Carne Ahumada

AÑO 1996

1997 1998 1999

5952 4602 2601 999 739 173 936

7195 5036 2744 892 876 139 896

8394 6015 2733 1042 999 155 969

9354 6078 2694 1195 1212 180 1118

2000 p/ 5718 4240 1748 645 759 105 759

P/ Periodo Enero-Junio Fuente: Perú: Compendio Estadísitico Económico– Financiero 1999-2000 - INEI

8.2 MATERIA PRIMA 8.2.1 Composición de la Carne La composición de la carne puede aproximarse a:

Página 102

· · ·

71- 76% de agua 18 - 25% de proteína ±4% de sustancias no proteicas solubles incluyendo compuestos nitrogenados 1.5%: creatina, monofosfato de inosina, nucleótidos de ditrifospiridina y trifospiridina, aminoácidos, camosina y anserina. · Carbohidratos 1% : glucógeno, glucosa, glucosa 6-fosfato. · Componentes inorgánicos 1% : fósforo, potasio, sodio, magnesio, calcio y zinc · 1-13% de grasa La unidad esencial del tejido muscular es la fibra multinucleada larga. Los diámetros de las fibras musculares varían dentro del músculo y con la edad del animal y el grado de actividad. La fibra está compuesta por elementos de proteínas formados, las miofibrillas, entre las cuales existe una solución, el sarcoplasma, y una red muy fina de túbulos, el retículo sarcoplasmico. Las fibras están unidas por una membrana muy delgada, el sarcolema, a la cual se une en el exterior el tejido conjuntivo. Cada fibra está compuesta por muchas miofibrillas, un número variable de núcleos e inclusiones como mitocondrias, gránulos de glucógeno y liposomas o gotas de grasa en bebidas en el sarcoplasma de las células. 8.2.1.1 Proteínas más Importantes de la Carne CONSTITUCIÓN Proteínas Miofibrilares

Proteínas Sarcoplásmica

Proteínas del Estroma

Miocina +50% Tropomiocina Actina

IMPORTANCIA En las propiedades funcionales de la carne, proteínas contráctiles y junto con el tejido constituyen la estructura de la carne.

Miógeno Globulinas Contiene la mayoría de las Mioglobulina actividades enzimáticas y Metmioglobulina por lo tanto influyen en las Hemoglobina 32.4% propiedades funcionales Mioalbúmina de la carne. Quinasa Creatina Fosfoglicérido Deshidrogenasa Piruvatoquinasa Colágeno Reticulina

16.2%

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Constituyen el tejido conectivo

Las estructuras residuales en la carne son las mitocondrias que contienen las enzimas insolubles responsables de la respiración y la fosforilación oxidativa, la membrana muscular o sarcolema y el colágeno, reticulina y fibras de elastina del tejido conjuntivo. Parece estar bien establecido que el contenido del colágeno tiene un efecto apreciable sobre la suavidad y el estado de las proteínas miofibrilares afecta la suavidad de la carne y su capacidad de retención de agua. La grasa intramuscular es una parte importante de la estructura muscular y tiene influencia sobre las características de la carne. Además de los triglicéridos, hay un contenido considerable de fosfolípidos y constituyentes no saponificables como el colesterol. También hay cantidades pequeñas pero importantes de vitaminas A, B, C, D, E y K.

8.2.2 Características de la Carne para Elaborar Embutidos 8.2.2.1 Color El consumidor equipara el color de la carne con la frescura y la integridad. El color de la carne fresca se debe casi en su totalidad a la mioglobina, sólo quedan rastros de la hemoglobina después de la matanza. La carne de res recién cortada es de color rojo púrpura y minutos después de ser expuesta al aire se transforma en un rojo brillante debido a la formación de oxihemoglobina. Gracias al color de la carne se puede detectar la edad del animal, el rosado (animales tiernos), rojo intenso (animales maduros). 8.2.2.2 Grado de Maduración El grado de maduración es muy importante pues determina su uso a las variedades de carnes, tenemos por ejemplo: para embutidos escaldados es necesario la maduración; con carne de cerdo joven (salchicha, mortadela, salame cocido), en caso de embutidos cocidos de cerdo joven (morcilla, paté, queso de chancho), embutidos crudos: con cerdo maduro (jamón ahumado, jamón cocido, chuleta ahumada, salame crudo, chorizo). 8.2.2.3 Capacidad de Retención El estado de las proteínas miofibrilares afectan la suavidad de la carne y su capacidad de retención de agua. La mayor capacidad de fijación de agua la posee la carne caliente (proveniente de animales recién sacrificados). Si debido a la técnica operativa no es posible procesar la carne caliente para la elaboración inmediata tras el sacrificio, se presenta la alternativa de conservar su elevada capacidad de fijación mediante posterior picado y correcto mezclado con sal o con otras sustancias denominadas

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“curantes”, tales como: A. Sal Común Prolonga su conservación, su sabor, acentúa el color, fija el agua, favorece la emulsificación. Es añadida a una concentración alrededor del 3%. B. Fosfatos. Aumentan la fijación de agua en la carne, influyen indirectamente en su suavidad, disminuye la pérdida de proteínas, emulsiona las grasas, reduce el encogimiento. La carne aumenta de 10 a 30% en volumen, el corte del embutido es parejo y liso, se usa alrededor del 0,4% de concentración. C. Nitritos y Nitratos (NaNO3, KNO3) (NaNO2, KNO3) Son componentes imprescindibles de la salmuera. Le da el color rojo a los embutidos. La dosis permisible es del 1% en peso. D. Aglutinantes. Son sustancias sirven para fijar el agua dentro del embutido, esponjan al embutido, atrapan las moléculas de agua. Como aglutinantes tenemos: sémola de cebada, harina de trigo, harina de soya, caseína, clara de huevo, gelatina. E. Ablandadores. Son sustancias elaboradas en base de enzimas se extraen de las frutas, se utilizan para soltar los músculos de la carne, reducen el tiempo de maduración, mejoran el sabor, los más usados son: · Papaína · Fisina · Bromoleína · Pepsina

: : : :

se extrae del látex y semilla de la papaya. Látex del hígado cáscara de la piña estómago de terneros

F. Emulsificantes. Sirven para retener el agua, la humedad y la grasa, entre ellos tenemos: · Lecitina · Monoglicéridos · Diglicéridos · Proteínas de semillas oleaginosas G. Colorantes Entre ellos tenemos: · Colores sintéticos

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Los prohibidos son Rojo #2, coloraciones naranja, se ha comprobado que generan células cancerígenas. · Colores Naturales Carmín de cochinilla, ácido carmínico, betaleínas, carotenos, antocianinas, clorofila, etc. Si bien es cierto, es generalizado el uso de materias primas, también constituye un serio peligro cuando se abusan de ellos, pues en tal caso pueden ser tóxicos y hasta mortales. De ahí su uso esta prohibido en muchos países y en otros sujeto a reglamentaciones y normas muy estrictas siendo delicado una sobredosis, pues de hecho es atentar contra la salud pública. Como recomendaciones para el uso de esta sustancia, en caso de ser necesarias serían: respetar las indicaciones de los productores, utilizar cantidades exactas, bien pesadas y siempre en el rango mínimo. Por otra parte algunos son altamente tóxicos (nitritos) se deben almacenar en depósitos bien rotulados, almacenarlos en lugares secos, ventilados y protegidos del exceso de luz solar y en depósitos garantizando su manipuleo y conservación.

8.2.3 Propiedades y Clasificación de los Embutidos 8.2.3.1 Propiedades · Hidratos de Carbono · Minerales

: :

·

Vitaminas

:

·

Enzimas

:

·

Pigmentos

:

Glucógeno Na, K, Ca, Mg, Fe, Cl, Cu, Mn, Zn y Mb. El promedio oscila entre 0,7-1,8%. poseen vitamina A y D, poca de E, y algunas vitaminas del Complejo B. numerosas, útiles en los fenómenos bioquímicos (lipólisis, autólisis, proteólisis y glicólisis). Hemoglobina y Mioglobina en sangre y músculos respectivamente.

8.2.3.2 Clasificación De acuerdo al proceso de elaboración los embutidos se clasifican en: A. Embutidos Crudos · Frescos o no fermentados: Chorizo, parrillero y salchicha Huacho, salchicha blanca, etc. ·

Fermentados: Salame, salchichones, etc.

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B. · · ·

Embutidos Escaldados Salchichas: Hot dog de ternera, salchichas frankfurt, viena, italiana, etc. Fiambres o embutidos de corte: Jamonada, mortadela, salchichón cervecero, etc. Masa uniforme: Salame cocido, paté, pastel de hígado, etc.

C. · · ·

Embutidos Cocidos Embutidos de Hígado: Paté (cerdo o pollo) Embutidos de cabeza de cerdo: queso de chancho, chicharrón de prensa. Embutidos de Sangre: Morcilla (cerdo o pollo)

D. Carnes Curadas y Ahumadas · Tocinos: Tocino, costilla, lomito, rabito, chuleta. · Jamones: Jamones Crudos y Cocidos

8.3 PROCESO 8.3.1 Embutidos Crudos Se elaboran a partir de carne cruda, curada o no, de vacuno y de porcino, grasas de porcino, sal, condimentos y especias, que luego de su procesamiento son llenados en tripas naturales y artificiales sin necesidad de someterlos a la acción del calor directo, logrando su acabado en función del tiempo. A continuación se observa en el diagrama 8.1 el Proceso de Elaboración de Chorizo. Diagrama 8.1 Proceso de Elaboración de Chorizo

8.3.2 Embutidos Cocidos

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Estos productos se distinguen porque son elaborados en base a carne de porcino, muy poco o casi nada de carne de vacuno vísceras, sangre y pellejo o corteza de porcino. Estos ingredientes pueden escaldarse previamente y luego también se pueden curar de antemano para después proceder con las otras operaciones ya conocidas, llegando hasta la cocción. Otras características de estos productos son de textura blanda y por los componentes utilizados son de poca duración. La cocción se hace en agua debiendo alcanzar el punto de ebullición y después bajar la temperatura de 90º a 80ºC, grado en el cual debe permanecer el tiempo de la cocción.

8.3.3 Embutidos Escaldados Son productos preparados en base a carnes de diversas especies (bovino, porcino, equino, pescado, etc) grasa de porcino, especias, condimentos, hielo y aglutinantes, mezclados uniformemente llenados en tripas naturales preferencialmente, las salchichas, también en envolturas artificiales, ahumados en caliente la gran mayoría y sometidos a la acción del calor. Estos embutidos son de gran demanda por sus características blandura, forma y tamaño son de poca durabilidad entre 4 a 10 días entre 70º a 75º y el tiempo, en razón directa al volumen del producto. A continuación se presenta en el diagrama 8.2 el Proceso de Elaboración de Hot Dog. Diagrama 8.2 Proceso de Elaboración de Hot Dog

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8.3.4 Carnes Curadas y Ahumadas Ambos métodos tienen un efecto bacteriostático, reduciendo el agua disponible y creando un ambiente hostil para las bacterias, así como el crear un efecto preservativo sobre la carne. El efecto secante de humo y sus componentes, creatosa, ácido acético y ácido piroleñoso, inhiben las bacterias y retardan la oxidación de grasas. Los cambios en color y sabor que ocurren son muy apreciables. El curado de las carnes es una operación básica en el procesamiento de carnes para la producción de ciertos tipos de productos de salchichería. Consiste esta actividad en someter a las carnes a la acción de una mezcla especial de sales, en condiciones especiales de temperatura y tiempo, con la finalidad de fijar el color atrayente de la carne, mejorar el sabor y el aroma y finalmente permitir una mayor conservación de las mismas. Ver en el diagrama 8.3 el Proceso de Curado de Carnes. Diagrama 8.3 Proceso del curado de Carnes

Propósitos del ahumado: · Desarrollo del sabor. · Preservación. · Creación de nuevos productos. · Desarrollo del color. · Protección de oxidación. Entre estos tipos de carnes, podemos encontrar:

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8.3.4.1 Tocinos Con el nombre de tocino se refiere a un preparado de carne salada, curada y ahumada de porcino; preparar este producto, se tiene que seleccionar la parte central externa y superior de cada media canal o carcasa de porcino, entre la pierna y el brazuelo, ésta es la capa ideal, quedando la correspondiente parte superior, conocida con el nombre de panceta, se aprovecha para un tocino, ligeramente inferior cualitativamente que el tocino dorsal. La producción de tocino, se podría decir que está acondicionada a la calidad de carcasa de porcinos, siendo fundamental una capa de tocino delgada antes que gruesa, para lograr la mejor producción en calidad. 8.3.4.2 Jamones Tal vez dentro de los productos de salchichería el más cotizado sea el jamón; para la producción de jamones se puede utilizar las piernas y los brazuelos de porcino. Según diversas clases de jamones, las carnes pueden salarse, curarse, ahumarse, como también ser sometidas a cocción. Desde este punto de vista cabe pensar en jamones crudos y jamones cocidos, posición análoga se podría añadir en cuanto al curado y el ahumado. La gran variabilidad de jamones susceptibles de producir permite que la industria salchichera pueda ofertar muchas clases, sin duda, predominarán la de mayor calidad. A continuación se presenta en el diagrama 8.4 el Proceso de Elaboración de Jamón. Diagrama 8.4 Elaboración de Jamón Inglés

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Diagrama 8.5 Proceso de Producción de Embutidos

8.4 BIBLIOGRAFÍA 

APOYO y EL COMERCIO; Anuario 2000-2001; Empresa Editora El Comercio S.A.

·

INDUSTRIA, Revista de la Sociedad Nacional de Industria, Nº 718 – Mayo 1998.



INEI; Anuario Estadístico Económico-Financiero 1999-2000.

·

NORMAN W. DESROSIER, “Elementos de Tecnología de Alimentos”, Compañía Editorial Continental, México 1ra edición 1983.

·

POTENCIAL IMPACTO AMBIENTAL DE LAS INDUSTRIAS EN EL ECUADOR, US – AID, Fundación Natura EDUNAT III, Julio 1991.

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Tecnologia de Las Bebidas

Capítulo IX 9.1

INTRODUCCION La tecnología de las bebidas se puede dividir en 2 grupos básicamente, el primero que corresponde a las bebidas alcohólicas y el segundo a las bebidas carbonatadas, asi mismo podemos clasificar a las bebidas de la siguiente manera: - Vino Bebida alcohólica obtenida a partir de la fermentación de! mosto de uva, los hay de] tipo blanco, rosado, rojo, tinto, espumoso, seco, semiseco, frutado, carbonatado. - Cerveza . Bebida alcohó1ica obtenida a partir de la fermentación de! mosto de la rnalta, cereales y Iupulo. - Licores Destilados Bebida alcoh6lica destilada conteniendo mas de 30% en volumen de alcohol etflico de grados (Whisky, bourbon, anis), de plantas (ginebra), de cafia (ron, aguardiente), de frutas (brandy, cognac, pisco), de tuberculos (vodka). - Nectar Fermentado Bebida alcoholica obtenida a partir de la fermentaci6n de la fruta, principalmente zana en cuyo caso se le conoce como sidra.

man-

- Licores de Fantasia Bebida alcohólica obtenida a partir de alcohol y aditivos de color y sabor, imitando frecuentemente a las bebidas tradicionales, - Bebidas Jarabeadas - Carbonatadas Bebida elaborada a partir de agua tratada, jarabes, vantes y di6xido de carbono disuelto.

colorantes, acidulantes,

conser-

De acuerdo a la situaci6n del sector industrial de Enero a Noviembre de 1998, el sector de bebidas registró una contraccion de 5,3%, siendo uno de los principales inconvenientes que sigue afrontando, la fuerte carga impositiva no permite un mayor desarrollo de las empresas. Los fabricantes de licores tienen evidentemente como insumo principal al alcohol. Se calcula que el Peruse comercializan 150000 litros diarios de alcohol aproximadamente. La demanda es abastecida en un 75% por las fabricas de alcohol/destilerias, el 5% por alambiques o falcas y el 20% por los productos importados.

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Tecnologia Industrial

Las importaciones que manejan el 20% de mercado, en la actualidad provienen de Bolivia y en el pasado de Ecuador y Colombia. Cuentan con registro de importaci6n y comercializan 30000 litros de alcohol aproximadamente. Existen algunas compañías distribuidoras y otras subdistribuidoras regionales (aproximadamente 100) que adquieren alcohol de las destileras nacionales o importan alcohol de Bolivia principalmente o de! Ecuador, y manejan el 70% del mercado.

9.1.1 Produccion de Bebidas Las empresas de! sector han venido operando a un promedio de 69.4% de su capacidad de planta. El crecimiento mostrado por el sector se fundamenta, en cierta medida, por la extension de la temporada de calor registrada en los primeros meses de 1998 como consecuencia de los efectos de variación en el clima dejados por el fen6meno de! Nino, lo cual generó un incremento en el consumo en cierta parte de la poblacion, asi como las diversas campañias de promoción planteadas por las embotelladoras. En Ios ultimos meses de 1998 se observa una tendencia desfavorable en los volumenes productivos, considerandose la reducción de! poder adquisitivo de la poblacion como consecuencia de la coyuntura por la que atraviesa el país, ademas de considerar que en los ultimos meses, debido a la norrnalizacion de la temperatura, el consumo de estos productos se redujo considerablemente. En el cuadro 9.1 se muestra Ia produccion de bebidas en el año 2000. Cuadro 9.1 Producción de Bebidas Año 2000 2000 ENE

Cerveza malta Bebidas gaseosas

y

86.1

FEB

MAR ABR MAY

84.2

96.7 76.3

82.9

168.5 168.6 182.0 170.3 150.9

JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC AÑO 78.6 85.5 85.2 79.3

103

90.5 83.1 85.9

121 128.9 143.5 150.5 168 164.8 213.9 161

Fuente: Anuario 2000-2001, El Comercio.

En lo que se refiere al primer trimestre de 1998 las ventas netas del sector cervecero fueron de 295.8 millones de nuevos soles registrando una caida de 3,6% respecto a similar periodo de 1997. El comportamiento de las ventas se explica por el impacto del fenomeno de! Nino y Ios elevados impuestos directos a la cerveza que son los mas altos de America Latina. Esta caida no se ha registrado en una disminucion de las utilidades al sector las que han crecido en 68.4% de un periodo a otro gracias al buen rendimiento de la empresa cervecera del grupo Backus. Se muestra en el cuadro 9.2, el volumen de ventas del sector en los años de 1995-1999. En Io que refiere a la industria vitivinicola viene desplegando importantes esfuerzos para alcanzar en el año de 1999, niveles eficientes en su produccion. Uno de los principales problemas que han enfrentado las empresas de este sector, ha sido la poca cantidad de materia prima (uvas), para la elaboracion de los productos, debido a la fuerte reduccion de Jos niveles de cosecha del ultimo año, Ia cual se redujo en un margen de entre 40% y 50%, como consecuencia del fenomeno de! Niño en la costa sur de! país

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Tecnología Industrial

Cuadro 9.2 Volumen de Venta de Cerveza por Empresa 1995-1999 (Cajas) Empresa

1995

1996

1997

1998

1999 P/

Backus & Jhoston S.A.1/ Cia Nacional de Cerveza Cerveceria SanJuan Cerveceria del Norte Cerveceria de Trujillo Cerveceria del Sur

51390343 20454561 3676080 5730850 4431425 17542714

70999636 -------5252235 --------------21236149

71761794 ---------4737187 ----------------20116485

65353127 --------5305630 ---------------17095058

60137362 ---------4923197 ----------------17560642

11 A partir de 1996 Cia Cerverera

Backus & Johnston S.A. absorbio a Cerveceria de\ Norte, Sociedad Cervecera de Trujillo y Cerveseria Pilsen Callao Fuente: Union de Cerveserias Backus & Johnston $.A-Division de Mercadeo- Dpto de Servicios. Cerveseria de\ Sur. Cervesur y Cerveseria San Juan.

9.2

MATERIA PRIMA

9.2.1 Bebidas Carbonatadas Estas pueden ser agrupadas de acuerdo a su uso directo e indirecto en la elaboración de las bebidas gaseosas, como materias primas principales tenemos: 9.2.I.1 Azucar Es la sustancia principal de las bebidas gaseosas, ademas forma parte de la alimentacion humana, por lo tanto de gran consumo en el mercado. Esta constituido de 99. 91 % de sacarosa, es decir de azucar pura. Los azucares se obtiene de la caña de azucar o de la remolacha. La industria consume en grandes rubros especialmente las industrias de bebidas gaseosas. 9.2.1.2 Saborizantes Los sabores usados en la preparación de las bebidas carbonatadas son fundamentalmente extractos alcohó1icos, zumos frutales, emulsiones y soluciones alcoholicas. Entre los extractos alcoholicos mas usados tenemos los de vainilla, rnenta, uva. Las emulsiones tipicas son las de naranja. Como ejemplo: saborizantes sinteticos o de imitación, tenemos a los aceites de cereza, Ios aceites de platano, los aceites de fresa y piña, 9.2.1.3 Colorantes Los agentes colorantes usados en las bebidas se clasifican en dos grupos: caramelo y colores, Certificados Alimenticios. El colorante de tipo caramelo imparte su color caracteristico, desde el pardo oscuro hasta el pardo claro ta! como se aprecia en las bebidas de cola. Los colores certificados alimenticios, son tintes artificiales inocuos en alimentos y se emplean disolviendo Ios colores secos en agua. 9.2.1.4 Acidulantes Son acidos organicos e inorganicos que dan un pH adecuado para conservar el producto contra el deterioro impartiendo un sabor ligeramente agrio que neutraliza la dulzura de! azucar y hacen resaltar el sabor asociado. 9.2.1.5 Ácido Citrico Este se obtiene tal como se encuentra en la naturaleza, a saber de lima limón, piña y frutas acidas,

-t,.\

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9.2.1.6 Preservantes Su fin es prevenir e l deterioro D e l producto a causa de enzima y bacteria, q u e existen en todos las alimentos. Entre los mas upsides teems al benzoate de sodium, que se emplean en bebidas que contienen jugos de fruta y en aquellos sin carbonatar o con muy baja carbonatación.

9.2.1.7 Agua Tratada Usada como diluyente de los jarabes y solubilizantes de los productos empleados, el objetivo del tratamiento de las aguas, es el de remover o reducir hasta un nivel aceptable las impurezas que estas presentan.

9.2.1.8 Dioxide de Carbono Le da dinamismo, la sensación de frescura, pues al agotamiento la bebida tiene apariencia de cualquier otro liquido, la industria de bebidas lo usa corno liquido que se encuentra en el mercado en cilindros a alta presión, que son faciles de transportar y manejar.

9.2.2 Materia Prima para Ia Fabricación de Cerveza Las materias primas que intervienen en la preparación de una cerveza son todos ellos productos naturales: - Granos de cebada - Granos de maiz o arroz lupulo - Levadura de cerveza La cerveza es obtenida esencialmente a partir de la malta o sea de la cebada germinada. Se sabe que la germinación de la cebada tiene par objeto hacer aparecer en los granos varias enzimas, unas de ellas capaces de transformar el almidón de esos granos en dextrinas, despues en maltosa; el lupulo solo se introduce, al final de la operación, y el mosto así obtenidos es puesto enseguida a fermentar. Todas esas operaciones, en realidad son muy complicadas y que se efectuan en muchas semanas, se continuan por una larga maduración en bodegas especialmente acondicionas para tal fin. El resultado es una bebida no solo agradable sino tambien muy nutritiva. Una de estas operaciones, es Ia elaboraci6n de mosto; de su producci6n eficiente depende la formulaci6n y calidad correcta que permita mas tarde producir la cerveza deseada. La producción del mosto empieza con la reunion y preparación de los ingredientes. proceso de fabricación de cerveza propiarnente dicho comienza con el segundo de sistemas enzimaticos importantes que forman parte de la fabricación de cerveza: Maceración. El primero de los grandes sistemas enzimaticos es por su puesto Malteado y el tercero la Fermentación.

El los La el

9.2.3 Materia Prima para la Elaboracion del Vino El vino es una bebida proveniente de mostos de frutas frescas, el contenido de azucar de los zumos de frutas varía entre 8 a l2 grados brix (concentración de azucar). Sin embargo, para elaborar vino de frutas, el mosto original debera estar en un rango de 18 a 23 grados brix (estos grados brix son alcanzados por la adición de sacarosa o azucar de caña refinada), para obtener un vino con un grado a!cohólico final de 13 a 13,5 grados.

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La acidez de los zumos de frutas esta en funcion al pH (concentración de hidrógeno es · una manera practica de medir la acidez), esta es mas inestable que el de la uva y en caso de excesiva acidez del mosto se debera bajar la acidez usando bicarbonato de sodio. En caso de baja acidez se recomienda utilizar acido citrico. Segun las pruebas realizadas, el pH debera estar en un rango de 4 a 4,2, ya que a valores mas altos se activan fermentos perjudiciales. Para cada mosto de frutas se tiene: -

Mosto de Manzana: 0,4gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4, l ) Mosto de Chirimoya: 0,5gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4,1) Mosto de Melon: 0,4gr. de acido cttrico/Iitro de mosto (pH=4,2) Mosto de Piña: 0,3gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4) Mosto de Nispero: 0,25gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4, l ) Mosto de Mandarina: 0,6gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4,2) Mosto de Maracuya: 0,2gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4,2) Mosto de Melocoton-Guanabana: 0,4gr. de bicarbonato de sodio/litro de mosto (pH=4,2)

9.2.4 Materia Prima para Licores En el siguiente cuadro 9.3, se describe la materia prima, asi como, el area de destino y caracteristicas, segun el proceso de produccion, para la elaboración de alcohol. Cuadro 9.3 Materias Primas MATERIAL PRIMA/ INSUMOS Melaza (MAT. PRIMA)

AREA DE DESTINO

Pre-Fermentación y Fermnetación

Agua

Pre-Fermentación y Fermnetación Destilación

Fermento (saccharomyces) cereviseae

Pre-Fermentación

Acido Sulfúrico

Pre-Fermentación Fermnetación

Sulfato de amonio Nitrato de Amonio

Fermentación Fermentación

Urea

Fermentación

Permanganato de Potasio

Destlación

soda

Destilación

Fuente: Consultoría Carranza

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CARACTERISTICAS Apariencia viscosa y densa subproducto de la fabricación de azúcar, con una concentracióin de sólidos aparente de 85° brix. Sales de calico, otras sales, cenizas, bagacillo, gomas, ceras, protinas y otros elementos. Presenta un PH de 7.9 sólidos totals de 700mg/l, dureza total de 455.8mg/l y conductividad electrica de 1.10mmhos/cm Microorganismos unicelulares de forma ovoide esférica y su tamaño puede variar de 4 a 8 um. Son microorganismos acidófilos siendo su medio óptimo para la Fermentación de 4, 5 a 5,0 y temperature de 28 y 30°C. Líquido aceitosos denso, fuertemente corrosivo. Se utiliza en la preparación del medio ácido para el mosto y como antiséptico para disminuir el contenido de bacterias nocivas. Es usadodo como nutriente Es usado como nutriente Casi inodoro, color saqlino, soluble en agua, alcohol y benceno.

Soluble en solución de hidróxido potásico y en agua; riesgo de incendio en contacto con sustancias orgánicas, fuerte agente oxidante. Sólido blanco; absorbe agua y dóxido de carbon del aire . soluble en agua, alcohol y glycerol.

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9.3 9.3.1

PROCESO Procesos de las Bebidas Gaseosas La bebida gaseosa es una bebida efervescente y sin alcohol, se prepara disolviendo en agua gas carbonico y un jarabe. A continuacion se muestran los procesos de elaboracion de las bebidas gaseosas. 9.3.1.1 Tratamiento de agua El tratamiento de agua se lleva a cabo por medio de dos sistemas: el sisterna convencional y el sistema de osmosis inversa. El sistema convencional se abastece de agua de un pozo profundo de 11 Om., de profun- didad, por medio de una bomba es llevada hasta una cisterna de agua cruda y se le adi- ciona cloro; posteriormente esta agua alimenta un reactor, es aqui donde se da el proce- so quimico que es causado por el hecho de agregar coagulantes como sulfato de aluminio y cloro; en el reactor se ve el nivel de alcalinidad del agua, es decir la sal en el agua ya que este factor es importante para el sabor que va a tener la bebida. Luego del reactor pasa a un tanque de sedirnentacion en donde a traves de un filtro de arena compuesto de gravas de arena de diversos diametros se logra pasar el agua con mayor pureza, para que finalmente sea llevada a una cisterna de agua pura pretratada. Por el sistema de osmosis inversa, se alimenta con agua de un pozo profundo, la cual a traves de una bomba se Jleva a un filtro de disco donde se detienen las sales y el agua obtiene mayor pureza; luego a traves de un equipo de osmosis el cual consta de cilindros concentricos que contienen membranas semipermeables. El liquido elemento pasa por esta membrana aplicando presion; obteniendo asi un tipo de agua Hamada agua producto, la cual tiene sales en menor concentracion; pero queda tambien otro tipo llamado agua de rechazo que tiene sales en mayor concentracion por lo cual tiene que ser desechada. El agua que se ha obtenido por el sistema de tratamiento convencional es mezclado en un flujo de 30 m1/hr.; esta mezcla es llevada a cabo en un tanque de carbon activado, cuya funcion principal es retener algun sabor u olor que pueda tener el agua y terminar su purificacion agregandole cloro y pasando finalmente a traves de un filtro pulidor. 9.3.1.2 Disolución del Gas Carbónico El proceso da caracteristicas peculiares al agua, observandose ciertas normas deterrninadas por las condiciones de presion, temperatura y de Higiene. El terrnino empleado en la disolucion del gas carbonico equivale a la cantidad de volu- men que el agua absorbe lo cual realiza bajo ciertas condiciones de presion y temper- atura. La absorcion se da en cualquier condicion, pero no es la optima; si se incrementa la presion, la absorcion aumenta, y con la temperatura sucede lo contrario. 9.3.1.3 Aumento de la Absorcion del Gas Carbonico La operatividad optima de la absorci6n se da cuando la temperatura de! agua es enfria- da, esto se logra con sistemas de refrigeracion adecuado, perrnitiendo al

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9.3.1.4 Esteriltzacion e Higiene Este aspecto es irnportante, los envases despues del uso del consumidor, se ven expuestos al ataque del medio: fermentaciones, desarrollo de colonias de bacterias y microorganismos, polvo, suciedad. Esto al retornar a la planta se Ies somete a procesos de lavado, esterilizacion y pruebas mecanicas, a fin de que puedan circular nuevamente. En el diagrama 9 .1, se muestra las operaciones en la linea de embotellado para envases retornables.

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J1

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9.3.2 Proceso para la Fabricacion de Cerveza 9.3.2.1 Transporte El proceso se inicia con la operación de recepción de malta y adjuntos en los silos de la cerveceria. Esta operación se realiza a grandes velocidades usando preferentemente elevadores de cangilones alimentandose desde una tolva previa descargada de los camiones graneleros de malta. En muchas cervecerias, los silos de malta y adjuntos estan ubicados muy cerca de la sala de cocimiento de modo tal que sean facilmente transportados hacia los tanques de cocción. Los sistemas de transporte mas usados son: -

Neumatico Faja transportadora Tornillo Cadenas

Cualquiera que sea el transporte a usar debe proporcionar una transferencia razonablemente suave para la malta en especial, a fin de evitar rotura de la cascara. Para el caso de los adjuntos cualquier transporte que cumpla las normas basicas de higiene es acep- table. El sistema de transporte debera estar dotado de equipos para prelimpiar la malta y los adjuntos, separandolos gruesamente de piedras y particulas metalicas. El sistema de transporte, para asegurar la formulación apropiada de la masa, debe pesarse la malta y los adjuntos. El pesaje mas usado es el de lotes con una tolva de vaciado automatico. La balanza alimenta una tolva que registra el valor acumulado del grano molido, mediante un sistema sencillo de celdas de carga. Desde la tolva de grano limpio y pesado se alimenta en forma continua al sistema de molienda. Es un equipo complementario pero de gran importancia el sisterna colector de polvo, esta conectado a todos los transportadores, tolvas, y silos del sistema; cumple basicamente dos objetivos, recuperar el polvo que se produce al manipular el grano y lo recupera a fin de no perder su extracto, contribuyendo ademas a la mitigacion ambiental y reducir los riesgos de explosiones. 9.3.2.2 Molienda Aunque las palabras trituración y molienda se utilizan con frecuencia; el terrnino de trituración es mas descriptivo de Jo que se produce en esta operación. Los objetivos de la molienda son: - Rasgar la cascara de manera longitudinal para exponer el endospermo. - Desintegrar el endospermo para que todos sus elementos constitutivos queden accesibles a la accion enzimatica. - Minimizar las harinas para evitar pastas En teorla, una malta perfectamente mo Iida es aquella que:: - Ningun grano sin triturar - La mayoria de las cascaras rasgadas de un extremo a otro sin que se adhieran particulas al endospermo. - Endospermo reducido a un tamafio uniforme de particulas pequeñas - Un minimo de harina fina.

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Tecnología industrial

El diseño de un molino de malta para una instalacion cervecera especifica debe basarse · en la naturaleza de la malta que se tritura, las características de la materia prima que se utiliza en la sala de coccion, el diseño de la misma y el metodo de filtracion. En gene- ral los tipos de molienda mas difundidos son: A. Molienda Seca. Empleando molinos de 2 o 3 pares de rodillos estriados. La malta molida toma contacto con el agua al momenta mismo de ingresar al recipiente de maceracion. B. Molienda Acondicionada. Empleando molinos de 2 o 3 pares de rodillos estriados, La malta toma contacto con un pequeño caudal de agua hasta lograr aumentar su humedad en 1 % antes de la molienda, C. Molienda Humeda. En muchas fabricas de cerveza de todo el mundo ya se esta usando la molienda humeda, Gracias a las muchas ventajas tecnicas y tecnologicas, la molienda humeda sera meta del desarrollo y la investigacion en los proxirnos años Con la introduccion del remojo corto, mediante instalacion de una compuerta, la calidad de la molienda ha mejora- do sensiblemente. Durante el tiempo de molienda se sigue manteniendo el efecto de remojo posterior. Pruebas con remojo continua en molienda humeda confirman las ventajas tecnológicas a un grado de rernojo constante durante la total duracion de la molienda. 9.3.2.3 Maceraci6n Historicamente los cerveceros han sido muy ingeniosos en la adaptacion de sus metodos y equipo para aprovechar de la mejor manera los ingredientes de los que disponen para producir cervezas que satisfagan los gustos de sus clientes. La mayoria de los sistemas de maceración se pueden clasificar en: A. Sistemas de infusion B. Sistemas de cocci6n C. Sistemas combinados El sistema mas usado es el de infusion ascendente. Este Sistema utiliza un cocedor de cereales en el cual se preparan mediante un hervido, los adjuntos; y un mezclador de masa denominado paila de mezcla, en el cual se prepara la masa de malta combinandose al final las dos masas. Los objetivos de la maceracion son: - Disolver las sustancias de los ingredientes que sean inmediatamente solubles. Esta fraccion constituye apenas del 10% al 15% del peso totalde los ingredientes. - Solubilizar a traves de accion enzimatica sustancias que son insolubles en estado natural. - Carnbiar la estructura química a traves de la accion enzimatica simultanea de algunas sustancias constituyentes de una manera planificada y predecible. El primer paso es la maceración (formacion de pasta) en agua caliente de una pequeña cantidad de malta triturada, dentro del cocedor de cereales. La cantidad de malta usada para este fin dependera de su poder enzimatico, de la naturaleza de los adjuntos y de! ciclo de calentamiento del cocedor. La carga ti pica de malta para el cereal es de aproximadamente 10% de! cereal utilizado. Resulta deseable mantener la carga de malta del cocedor tan baja corno sea posible, para evitar posibles perjuicios al sabor debido al cocimiento de las cascaras. Las cascaras hervidas, no son tan efectivas como medio de filtracion del mosto.

IX )05 -··'\.

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Tecnologia Industrial

9.3.2.4 Filtración Como preparacion para recibir una masa, se enjuaga a fondo la paila de filtracion y se calienta hasta la temperatura de la masa o ligeramente por encima de la misma, mediante el regado o inyecci6n de agua caliente por el fondo a traves del sistema de captacion de! mosto. La masa es llevada dentro de la tina tan suavemente como sea posible y compatible con una asignacion razonable de tiempo para la transferencia. El mosto es circulado para ayudar en el establecimiento del Jecho de filtracion y clarifi- caci6n antes del procesamiento ulterior. El proceso de produccion de la cerveza se muestra en el diagrama 9 2.

9.3.3 Proceso para la Elaboración de Vino El vino se ha elaborado durante miles de años por la fermentación del jugo de la uva. Como sucedio con otras ferrnentaciones, muchos procedimientos primitivos se han susti- tuido por mejoras cientificas y de ingenieria para reducir costos y lograr un producto mas uniforme. La calidad del producto se relaciona principalmente con Ia uva, el suelo y el sol, lo que produce una variacion de sabor, bouquet y aroma. El color depende en gran medida de la naturaleza de Ia uva y de la presencia o no de los hollejos durante la fer- rnentacion. Los vinos se clasifican como naturales, fortificados, secos o dulces y espumosos. A los vinos fortificado s se le agrega alcohol o brandy. En los vinos dulces no se ha fermentado todo el azucar

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·-----

Tecnologfa Industrial

Para elaborar vino rojo seco se necesita uvas rojas o negras. Las uvas se prensan macerandolas, pero sin aplastar las semillas, eliminado parte de los pedunculos. La pulpa resultante o mosto se bombea a unos tanques de 11000 a 58000 litros y se les afiade acido sulfuroso para evitar el crecimiento de levaduras silvestres. Se adiciona un cultivo activo de levadura seleccionada equivalente a un 3 a 5% del volumen de jugo.

9.3.4 Proceso para la Elaboración del Alcohol Para una mejor descripción de! proceso, este sera dividido, en las siguientes secciones: -

Recepción de materia prima (melaza) Pre-fermentacion Fermentación Destilaci6n

En el diagrama 9.4, se puede observar el proceso de producción.

9.3.4.l Recepción de Materia Prima La melaza a 85°Brix es enviada a la Planta de alcohol mediante tuberias y recepcionada en 2 pozas de almacenamiento, y se encuentran al aire libre. La melaza es llevada a un tanque almacenarniento, bombeo y de ahí hacia un dilutor.

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es transferido

por un sistema de

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9.3.4.2 Pre-Fermentacion Existe un mezclador alimentando la melaza a un esterilizador, para luego ser enviada, a tres cultivadores, en donde se adiciona una siembra de levadura preparada en el labora- torio con acidos y nutrientes. Los pre-fermentadores son alimentados con semilla proveniente de los cultivadores y melaza (16° Brix) captada del mezclador, la fermentación es exotermica usando corno refrigerante agua, vertida a las lineas de desague. 9.3.4.3 Fermentacion Los fermentadores, se encuentran dispuestos en columnas, existiendo entre estos una plataforma para el control de los mismos. La semilla y la melaza (24°Brix), proveniente de! pre-ferrnentador y rnezclador son conducidas a dos tanques de ferrnentacion, agregandose H2S04 y sales (sulfato de sodio, nitrato de sodio, urea). Durante la ferrnentacion se elimina C02, agua de enfriamiento y posteriormente

lodos (cornpuesto de levaduras y sales).

9.3.4. l Destilacion Existen columnas mosteras, purificadora, rectificadora y columnas Fusel, etc, de los cuales se extrae alcohol industrial, el alcohol rectificado y aceite fusel, El mosto proveniente de los fermentadores intercambia calor con los vapores salientes de! purificador, elevando su temperatura e ingresando a la Columna mostera, para gener- ar los vapores alcohólicos conducidos hacia la columna purificadora. El desecho de esta columna es la vinaza compuesta de sólidos y sales minerales a un ph=5, vertiendose directamente al desague. Los aldehidos y esteres producidos en la fermentación, son separados en la columna purificadora, con permanganato de potasio, neutralizandolo con soda. El vapor conden- sado proveniente del Intercambiador de calor retorna al purificador confonnando el primer retlujo, enfriandolo con agua y obteniendo alcohol de 28°. El alcohol con impurezas (28°) es calentado en la columna rectificadora. los vapores mas volatiles pasan al deflamador y al condensador, para conforrnar el alcohol industrial. Los no volatiles retornan a la columna rectificadora conformando el segundo reflujo y los vapores alcohólicos ingresan por un condensador, para obtener alcohol rectificado. Las flemas aqui generadas son llevadas a la columna de aceite fusel y el vapor conden- sado en esta columna se dirige al desague. Las flemas procedentes de la columna purificadora y rectificadora; pasan a la columna de aceite fusel, los vapores menos volatiles son enfriados, ingresando a un decantador obteniendose el aceite fusel, mientras los vapores mas volatiles son llevados a un deflamador para ser recirculados y condensados, conformando el alcohol industrial.

9.4 BIBLIOGRAFIA - CURSO DE PRACTICAS DE ECOLOGIA, Molina, Facultad de Industria Alimentaria.

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Universidad

Nacional

Agraria,

La

- APOYO y EL COMERCIO; Anuario 2000-2001; Empresa Editora El Cornercio S.A. - CONSULTORIA CARRANZA EIRL, Diversos Estudios Ambientales, 2000. - INEI; Anuario Estadistico Econ6mico-Financiero - RAYMUNDO CARRANZA NORIEGA, Industrial II, Universidad de Lima.

1999-2000.

Anotaciones

de!

Curso de Tecnologfa

- REVISTA INDUSTRIA PERUANA, Sociedad Nacional de Industria, Enero de 1999. - REVISTA INDUSTRIA PERUANA, Sociedad Nacional de lndustria, Junio de 1998. - VICTOR GALAZA JIMENEZ Y GUSTAVO GUIMAS REYNA, Automatizaci6n

y

Control de una Planta de e1aboraci6n de' mosto para la fabricaci6n de cerveza", Universidad Nacional de! Callao, FacuJtad de Ingenieria Mecanica - Energia.

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CAPITULO

10

METALURGIA TECNOLOGÍA DE LOS METALES 10.1

INTRODUCCION

La metalurgia es el arte de extraer metales a partir de las menas, se remonta a los comienzos de la civilización humana. Los primeros metales utilizados por el hombre fueron el oro y el cobre, los cuales se encontraban en la naturaleza en forma nativa. Alrededor de 4000 años a.c. el hombre aprendió a producir cobre y bronce mediante la fundición de menas de cobre y estaño utilizando como combustible el carbón. Los procesos de metalurgia extractiva continuaron en desarrollo a través de la historia de la humanidad mediante técnicas de ensayo y error. Los conocimientos del fundidor o herrero eran pasados de padres a hijos. Las innovaciones fueron a veces el resultado de una imaginación, no obstante, la mayoría de las veces fueron consecuencia de accidentes.

10.1.1

Marco Nacional

10.1.1.1 Producción Minera en el Perú (en miles de Unidades Recuperables)* Cuadro 10.1 2000 METAL

ENE FEB MAR ABR MAY JUN

JUL AGO SET OCT NOV

DIC

VARIACIÓN ANUAL

Cobre(TM)

34,7 30,9 28,0 32,8 31,4 32,8 32,6 34,7 36,6 35,6 35,7 35,2

1,8

Estaño (TM)

3,2

22,2

Hierro (TM)

269,8 245,5 239,8 178,2 190,3 181,4 213,1 247,6 242,4 220,2 195,1 184,8

-1

Oro (kg)

11,9 11,2 11,3

3,2

Plata (kg)

187,0 181,9 188,6 193,1 211,7 199,4

Plomo (TM)

20,8 20,2 20,8 19,7 20,3 20,6 20,6 21,4 21,6 22,4 22,1

Zinc(TM)

58,1 57,8 59,9 58,7 61,7 60,6 59,6 61,7 62,4 62,2 60,6 63,8

1,2

7,9

3,8

Minería Metálica **

3,0

10,8

3,3

0,6

3,1

11

6,0

3,1

3,3

3,1

3,3

3,2

3,4

3,1

10,8 10,0 10,0 10,3 10,1 11,8 11,2

7,0

-3,1

207

3,1

9,8

222,8 222,2 228,4 214,7 216,6

1,1

1,7

* Preliminar **Variaciones Porcentuales con respecto al mismo periodo del año anterior Fuente: Anuario 2000-2001 – El Comercio.

Página 126

6,6

4,5

2,0

23

1,6

9,3 -0,4

10.1.1.2 Principales Empresas Productoras, por Metales (%) Cuadro 10.2 EMPRESAS Arcata Atacocha Buenaventura Doe Run Perú Cerro Verde Comarsa Condestable El Brocal Horizonte Huarón Iscaycruz Milpo Orcopampa Pativilca Poderosa Raura Retamas Santa Luisa Simsa Southern Perú Tintaya Yanacocha

PLOMO 6 34 6 4 8 7 -

PLATA 9 14 19 5 5 5 -

COBRE 7 11 0,9 1,6 62 13 -

ZINC 5 32 10 7 5 8 -

ORO 2,1 4 1,4 3 6 43

Fuente: Revista Petróleo y Energía, SNI

10.1.1.3 Valor de Exportación FOB por Principales Productos Cuadro 10.3 (Millones de US$) Cobre Plomo 1/ Zinc

1998

1999

2000 P/

778,8 208,7 445,2

776,3 177,1 462,4

405,1 87,5 242,1

Información del Año 2000 corresponde al periodo Enero-Junio P/ Preliminar 1/ Incluye contenido de Plata Fuente: Banco Central de Reserva del Perú, Anuario 2000-2001.

10.2

MATERIAS PRIMAS

La industria metalúrgica depende principalmente de cinco materiales fundamentales que son: menas, fundentes, combustible, aire, agua.

10.2.1

Menas

Son productos geológicos, de acuerdo a la definición tradicional; una mena es una roca que puede ser minada económicamente para ser utilizada como materia prima para la producción de metales. El aspecto económico es un punto importante el cual marca la diferencia entre la que es una mena y una roca sin valor, dependiendo del

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estado de la tecnología existente y del precio del metal en cuestión. Se pueden clasificar de la siguiente manera: Menas Nativas: En las cuales se encuentran metales nativos(puros). Menas Oxidadas: Se incluyen los óxidos, carbonatos y silicatos. Menas Sulfuradas: Se incluyen los seleniuros, teliuros, arseniuros y antemoniuros.

10.2.2

Fundentes

Se denomina fúndente al material que recoge o arrastra la ganga y las impurezas, entre los mas usados tenemos la sílice, alúmina, dolomita, bauxita, etc.

10.2.3

Combustibles

Sustancia que arde rápidamente en presencia de aire y calor, los más utilizados son los hidrocarburos, como residuales (R-5, R-6) y carbón.

10.2.4

Aire

Es el compuesto necesario para que se de la combustión completa, para sostener una combustión completa siempre ingresa en exceso de 15 a 21% de lo requerido en la reacción estequiométrica.

10.2.5

Agua

Es necesaria para la producción de energía eléctrica la cual se puede transformar en mecánica o química, ésta debe ser tratada previamente.

10.3

PROCESOS

10.3.1 Metalurgia Extractiva Es la encargada de la extracción de los metales a partir de los minerales y concentrados hasta obtener barras o lingotes en artículos semimanufacturados o elaborados. Dentro de esta se siguen los siguientes pasos: - Preparación Mecánica: Comprende: trituración, molienda, separación y transporte. - Concentración: Comprende selección a mano, selección magnética, lavado, flotación, bio-hidrometalurgia. - Pirometalurgia: Comprende calcinación, tostación, sinterización, fusión. - Hidrometalurgia: Comprende amalgamación, lixiviación, intercambio iónico. - Electrometalurgia: Electrotérmica, electrolítica.

10.3.2 Metalurgia Física

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Obtención de aleaciones, moldeo, mecanografía, análisis no destructivos, ensayos físicos, tratamientos térmicos.

10.3.3 Metalurgia Mecánica Laminación, forja, trefilación, embutición, extrusión, soldadura, metalurgia de polvos.

10.3.4 Metalurgia Química Tratamiento de las superficies, recubrimiento superficial electrolítico. Cuadro 10.4 Volumen de la Producción Anual Minero Metálica por Principales Metales, 1996-2000 (t.f.) Cobre Hierro Plata Plomo Zinc Oro Estaño Molibdeno

1996 485,6 2 915,7 1 976,5 248,9 760,4 64,9 27,0 3,7

1997 506,5 3 171,3 2 090,3 262,5 867,7 77,9 28,0 4,3

1998 483,3 3 282,1 2 024,6 257,7 868,8 94,2 25,7 4,3

1999 P/ 536,4 2 624,6 2 231,4 271,8 899,5 128,5 30,6 5,5

2000 P/ 314,6 1 469,6 1 338,0 152,9 520,8 77,9 21,46 3,76

P/ Preliminar Fuente: Anuario Estadístico Económico-Financiero 1999-2000

10.4 COBRE Fue uno de los primeros metales empleados por el hombre por encontrarse en estado nativo, actualmente la producción de cobre se obtiene de minerales en forma de sulfuros chalcopirita (CuFeS2), chalcocita (Cu2S), covelita (CuS) y minerales oxidados, como la cuprita (Cu2O), la malaquita (CuCO3), etc. Si se trata de una mena oxidada, como puede ser la malaquita (CUCO3), la brochantita (CuSO4).3Cu(OH)2 o la cuprita (Cu2Q) se le acondiciona en una pila (montículo de mineral) donde se le rocía con una solución de ácido sulfúrico, en el proceso denominado de lixiviación, obteniéndose en esta etapa la llamada solución rica o preñada que consiste en agua, sulfato de cobre e impurezas. En la siguiente etapa, denominada de purificación, se somete, la solución rica, a la acción de solventes orgánicos, dejando en la solución ácido sulfúrico regenerado e impurezas, los que son retornados a las pilas. El electrolito cargado pasa a las celdas de electrodeposición, en donde el electrolito se descompone por acción de la corriente eléctrica, depositándose el cobre en el cátodo de la celda, y obteniéndose un cobre de alta pureza (99,999%). El electrolito estéril vuelve a unirse al solvente cargado para tomar el cobre y renovar el ciclo. Por el contrario si el mineral es un sulfuro se somete a un proceso de flotación para

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obtener concentrados de cobre, con un porcentaje de cobre aproximadamente de 25%. Este es sometido a un proceso de fusión en hornos de reverbero, donde por acción del calor el cobre es separado de las impurezas en forma de sulfuro de cobre, que se conoce en la industria como mata de cobre (Cu2S y FeS básicamente) y que contiene aproximadamente 50% de cobre. La siguiente etapa se denomina etapa de conversión en donde la mata se oxida con aire a alta presión, obteniéndose cobre metálico con 99% de pureza; denominado en la industria "Cobre Blister". La última etapa se denomina de refinación, donde por principios electroquímicos, por acción de la corriente eléctrica, el cobre Blister se disuelve dentro de las celdas electrolíticas y se deposita en el otro extremo de la celda, llamado cátodo, en forma de cobre metálico.

10.4.1 Usos del Cobre En la agricultura e industria de la construcción; las sales de cobre como el sulfato oxicloruro de cobre se emplean como desinfectantes y el óxido cuproso como base de ciertas pinturas.

10.4.2 Aleaciones del Cobre 10.4.2.1. Latones Son aleaciones de cobre con zinc, se utilizan para cartuchos municiones, en la industria automotriz (en los radiadores), ferretería, accesorios para plomería, joyería de fantasía intercambiadores de calor, estuches para lápiz labial, polveras, etc. En la industria de las comunicaciones y manufacturera; Por su elevada conductividad eléctrica se utiliza mayormente en la fabricación de conductores eléctricos (cables eléctricos), y en forma de óxido de cobre se emplea como pigmento en la fabricación de pinturas. 10.4.2.2 Bronces Son aleaciones de cobre con otros metales excepto el zinc, así tenemos: Los bronces al estaño, se utilizan en los discos de embrague, resortes, fuelles, etc. Bronces al silicio, se utilizan en recipientes a presión, construcción marina, conductos hidráulicos a presión, etc. Los bronces al aluminio, se utilizan en engranajes, ejes motrices, piezas de bombas, etc. La plata alemana (5 a 30% níquel y 5 a 40% zinc), se utiliza en resortes y contactos en equipos para teléfonos, equipo quirúrgico y dental.

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Maillechod o metal para resistencias eléctricas con aleación de cobre-níquel.

10.4.3 Principales Minas del Perú Las minas más importantes productoras de cobre son Toquepala y Cuajone (Moquegua y Tacna), Tintaya (Cusco), Cerro Verde (Arequipa), Raúl y Condestable (Lima), Cobriza (Huancavelica). Las principales refinerías, donde se obtiene el cobre refinado son: el complejo metalúrgico de La Oroya (Doe Run Perú), la Refinería de lío (Southern Perú Limited-Sucursal del Perú) y Cerro Verde (Arequipa). En el diagrama 10.1 se muestra la producción de Cobre a partir de una mena sulfurosa de Cobre de baja ley. Diagrama 10.1 Producción de Cobre

10.5 ZINC El zinc se encuentra en la naturaleza en su mayor parte en forma de sulfuro (SZn) minera denominado blenda o esfalerita, de color caramelo y marmatita de color negruzco.

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La extracción del Zinc, se inicia con la concentración por flotación del mineral de zinc, luego este concentrado es transportado a una fundición y refinería. El concentrado es oxidado a la forma de (ZnO) en hornos de tostación y el producto se denomina calcina. La calcina es luego lixiviada o disuelta mediante ácido sulfúrico para formar una solución de sulfato de zinc (ZnSO4), esta solución pasa a la etapa de purificación donde el sulfato de zinc en solución es separada de otros elementos no deseables precipitándolos como sulfatos insolubles. La solución purificada se somete a una electrodeposición, en que al suministrarse corriente directa los iones de zinc se adhieren al cátodo, que es una plancha de acero inoxidable formando una lámina de zinc de alta pureza. Estas láminas se retiran, funden y moldean en lingotes para su comercialización. En nuestro país, existen dos refinerías de zinc, en el complejo metalúrgico de La Oroya y en Cajamarquilla, ambos en el departamento de Lima.

10.5.1 Usos del Zinc Este metal se emplea principalmente para recubrir el acero mediante el proceso de galvanización para protegerlo de la corrosión atmosférica. El material obtenido se usa principalmente para techos. Los cables galvanizados se usan en los barcos. El óxido de zinc se emplea en la fabricación de cemento dental, pasta dental, esmaltes, vidrio, pinturas, objetos cerámicos y productos de goma como llantas y cámaras y en medicina como antiséptico.

10.5.2 Aleaciones de Zinc Con pequeñas adiciones de plomo y cadmio se utiliza como envoltura de las pilas eléctricas y forma el polo negativo. Con adición de pequeñas cantidades de aluminio, magnesio y cobre se obtiene una aleación importante denominada ZAMAK, el cual se utiliza en las piezas de automóviles, utensilios domésticos, productos de ferretería, candados, juguetes, etc.

10.5.3 Principales Minas del Perú El zinc es uno de los metales más abundantes y se le encuentra generalmente asociado a otros metales como plomo y plata en minas polimetálicas. Las minas más importantes en operación son las de Doe Run Perú (Cerro de Pasco, Casapalca,

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Morococha, Yauricocha, Andaychagua), San Ignacio de Morococha, Milpo, Raura, Perubar, Volcán, Nor Perú, El Brocal, Atacocha y Huarón entre otros. A en el diagrama 10.2, se presenta el proceso de producción del zinc electrolítico. Diagrama 10.2 Proceso de Extracción de Zinc Electrolítico

10.6

PLOMO

El plomo se encuentra en la naturaleza, generalmente en forma de sulfuro de plomo (PbS), constituyendo un mineral denominado galena y como minera oxidado (PbCO 3), como el mineral denominado cerusita. Luego de extraído el mineral o mena de la mina se le somete a una operación de flotación diferencial para separar la mena de plomo (PbS). El concentrado se lleva luego a la fundición en donde se realiza a una operación de tostado aglomerante (sintering) que sirve para agrupar las partículas finas. Posteriormente en el horno de fundición se mezclan los trozos aglomerados o sinter con una cantidad de coque, que sirve como reductor, y a la vez como combustible, y de fundentes como sílice y carbonato de calcio. El plomo corre hacia abajo y los fundentes forman la escoria con las impurezas que flotan sobre el plomo líquido. El plomo es luego moldeado formando los ánodos de plomo impuro listo a ser refinado. En la etapa de refinación, el plomo se separa

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electrolíticamente del cobre, zinc, arsénico y otros elementos que quedan en la celda como lodos anódicos. Estos se refinan luego, pues contienen además de los ya mencionados, oro, plata, selenio y teluro.

10.6.1 Usos del Plomo Una parte considerable del plomo producido se dedica a la fabricación baterías, otra aplicación importante en la fabricación del plomo tetraetílico que se adiciona a las gasolinas de alto octanaje. Su gran densidad permite obtener con él una protección eficaz contra radiación de los rayos alfa y gamma.

10.6.2 Aleaciones del Plomo Aleado con el estaño se utiliza en soldadura y revestimiento de los tanques de gasolina de los automóviles. También esta aleación con pequeñas cantidades de antimonio y cobre se denomina metal babbit, que se emplea en los cojinetes de biela del cigüeñal y del eje de levas de los automóviles en los cojinetes de los motores diesel de los vagones de ferrocarril y en muchos motores eléctricos.

10.6.3 Principales Minas del Perú El plomo se encuentra casi siempre asociado con minerales de zinc y plata y se obtiene de las minas en forma de concentrados. Las más importantes son Doe Run Perú (Cerro de Pasco, Casapalca, Morococha, Yauricocha, Andaychagua), San Ignacio de Morococha, Milpo, Raura, Santa Luisa, El Brocal, Perubar, Volcán, Nor Perú, Chungar, Atacocha y Huarón entre otros. En el diagrama 10.3 se muestra el proceso de producción del plomo. Diagrama 10.3 Producción del Plomo

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10.7

ORO Y PLATA

El oro, metal conocido y usado desde la antigüedad en el Perú, generalmente se encuentra asociado a minerales de plata y cobre en yacimientos primarios, en forma de vetas y diseminados, en yacimientos polimetálicos de Pb y Zn, en yacimientos aluviales (secundarios) en la zona norte y sur oriental del país y en yacimientos diseminados de origen volcánico de baja ley. Cuando el oro se encuentra en estado libre y la plata que lo acompaña como cloruro, sulfuro o en estado natural, el proceso comienza con la acumulación del mineral en pilas o rumas, donde es regada con cianuro de sodio, que al cabo de cierto tiempo disuelve el oro y la plata. La solución rica se capta en una poza que es bombeada a la planta de tratamiento, en la que es clarificada y desoxigenada, para luego pasar a la precipitación con polvo de zinc por el sistema Merrill-Crowe. El precipitado contiene todo el oro, la plata y el cobre silo hubiere; se funde primero en un régulo de doré, que es como se llama esta aleación impura y luego se refunde en lingotes que se envían a refinar o a vender.

10.7.1 Usos del Oro Por sus propiedades de resistencia a la corrosión conductividad, maleabilidad, ductilidad y reflectividad es empleado principalmente en joyería, medicina (odontología), electrónica computadoras y como respaldo financiero de los bancos.

10.7.2 Usos de la Plata

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La plata es el mejor conductor eléctrico y es utilizada para este propósito en Componentes electrónicos. También es la base de la industria fotográfica en forma de sales fotosensitivas. Al igual que otros metales nobles, tiene buena resistencia a la corrosión y es usada en la industria de refrigeración. También en aparatos domésticos, aleaciones para soldaduras, joyería, entre otros usos.

10.7.3 Principales Minas del Perú Los yacimientos auríferos de acuerdo a su orden de importancia son: Yanacocha (Cajamarca), Retamas, Poderosa, Horizonte (La Libertad), Orcopampa, Ocoña, Calpa, Shila, Caravelí, Iminsur (Arequipa) y los lavaderos de oro de Madre de Dios. Las minas productoras de plata más importantes son: Doe Run Perú (Cerro de Pasco, Casapalca, Morococha, Yauricocha, Andaychagua), Yanacocha, Buenaventura, Arcata, Milpo, Nor Perú, Raura, Orcopampa, Austria Duvaz, Chungar, Atacocha y Huarón, entre otros.

10.8 10.9

BISMUTO, CADMIO E INDIO

10.8.1

Bismuto

Se obtiene principalmente en los procesos de refinación del plomo y de zinc y en menor grado en la refinación de cobre, plata y estaño. Existe un amplio rango de aleaciones para fundición, especialmente de bajo punto de fusión y bajo índice de dilatación. El bismuto es utilizado como agente aleante para la mejora de la maquinabilidad y maleabilidad de los aceros. También se utiliza para la elaboración de sales, pigmentos de pinturas y plástico faciales y en la industria farmacéutica. En electricidad y electrónica para la prevención de sobrecargas eléctricas en equipos, para la fabricación de capacitores cerámicos y en dispositivos de seguridad contra incendios.

10.8.2

Cadmio

Se obtiene principalmente en los procesos de refinación del zinc y en menor grado en la refinación de plomo, concentrados de zinc y cobre y a partir de chatarra de baterías. El cadmio se utiliza en la fabricación de baterías, la mayor aplicación es en baterías de níquel -cadmio.

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-

Pigmentos: las sales de cadmio se utilizan como pigmentos en plásticos y cerámicos. Estabilizadores: en la manufactura del PVC. Recubrimiento: como cubierta galvanizada para proteger equipos contra la corrosión marina. Otros: en la industria nuclear para retardar las reacciones nucleares.

10.8.3

Indio

Se obtiene principalmente en los procesos de refinación del zinc, también a partir de concentrados de cobre, plomo y estaño. El indio se utiliza en aleaciones, aleado con cobre y plomo para la fabricación de rodamientos de motores de autos. Pantallas de cristal líquido: en forma de óxido de indio - estaño para pantallas de computadoras lap-top (LCD). Fluorescentes, Semiconductores, Lámparas de sodio, en la industria del pulido de lentes.

10.9

SELENIO, TELURIO, ANTIMONIO Y ESTAÑO

10.9.1

Selenio

Es recolectado a partir de los lodos anódicos que se acumulan en las celdas electrolíticas durante la refinación del cobre. Sus principales usos son:      

Industria del vidrio: como decolorante. Electrónica: en células fotoeléctricas, semiconductores y rectificadores. Pigmentos: en plásticos y cerámicos. Química: como alimentos para animales y vulcanización del caucho. Metalurgia: en aleaciones para cierto tipo de acero de corte. Otros: en baterías, como recubrimiento para tamboras fotosensitivas de focopiadoras.

10.9.2

Telurio

Se obtiene al igual que el selenio a partir de los lodos anódicos que se acumulan en las celdas durante la refinación electrolítica del cobre. Se usa en:

Página 137

   

Metalurgia: para mejorar la maquinabilídad de los aceros. Electrónica: en células fotoeléctricas y semiconductores. Industria química: pesticidas, explosivos y caucho vulcanizado. Otros: en máquinas fotocopiadoras combinadas con el selenio.

10.9.3

Antimonio

Se obtiene a partir de sulfuros minerales, fundiendo el mineral en el horno reverbero para separar impurezas. Los usos son:   

Industria automotriz: baterías de plomo - ácido. Industria química: como óxido para retardantes de llama en pinturas, tejidos y plásticos. Otros: en soldaduras electrónicas, producción de pigmentos blancos, en forma de sal y para diversas aplicaciones en medicina.

10.9.4

Estaño

Se obtiene principalmente, a partir de la casiterita, óxido de estaño, también se obtiene como subproducto a partir de minerales de cobre. Los usos que tiene son:     

Fabricación de hojalata, lámina de hierro o acero que es bañada con estaño por las dos caras para otorgarle resistencia a la corrosión. Soldadura: aleada con plomo Productos químicos Bronces, aleado con cobre Polvo de estaño

10.10

MOLIBDENO, TUNGSTENO Y ARSÉNICO

10.10.1 Molibdeno Se obtiene principalmente como subproducto asociado a minas de cobre, también se presenta en yacimientos como producto principal a partir de la molibdenita, que es un sulfuro de molibdeno.

Sus principales usos son:

Página 138

 

Aditivo en siderurgia: otorga dureza, resistencia, tenacidad y propiedades anticorrosivas a los aceros, hierro fundido y metales no ferrosos. Herramientas de corte, fabricación de calderas y filamentos Equipos eléctricos y electrónicos e Reactivos de laboratorio.

10.10.2 Tungsteno Se obtiene principalmente a partir de dos minerales, la wolframita, tungstato de hierro y manganeso y de la scheelita, tungstato de calcio. Se usa en:  

Aditivo en siderurgia, en forma de polvo metálico, polvo de carburo, ferrotungsteno o compuesto químico para la manufactura de carburos cementados. Aleaciones no ferrosas, productos químicos y cerámicas, filamentos de lámparas eléctricas.

10.10.3 Arsénico Se obtiene como subproducto ya que está asociado a otros minerales de cobre y plomo con contenidos de enargita; depósitos de cobre con pirita arsenical; depósitos de níquel, cobalto, arsénico y plata nativa; depósitos de oro arsenical; depósitos de sulfuro arsenical con oro y sulfuro de arsénico y depósitos de estaño arsenical. Los usos son:    

Productos químicos: usados en agricultura como pesticidas Industria del vidrio y cristal Reactivos inorgánicos industriales: empleados como catalizadores y reactivos Aleaciones no ferrosas: con cobre y plomo.

10.11 BIBLIOGRAFÍA 

APOYO y EL COMERCIO; Anuario 2000-2001; Empresa Editora El Comercio S.A.



INEI; Anuario Estadístico Económico-Financiero 1999-2000.



INSTITUTO DE INGENIEROS DE MINAS DEL PERÚ; Revista Los Principales Metales que produce el Perú - MEM.



SOCIEDAD NACIONAL DE MINERÍA, PETRÓLEO Y ENERGÍA Revista Informativo Mensual, Octubre, 1998.

Página 139



TERKEÍ ROSMQUIST; Fundamentos de Metalurgia Extractiva, Editorial Limusa SA, México l987.

Página 140

CAPITULO

TECNOLOGÍA DE LA SIDERURGIA 11.1

11

INTRODUCCIÓN

El Perú es solamente un menor productor de este fundamental insumo industrial, pero posee un yacimiento importante de hierro en actual explotación que se encuentra en Marcona (Ica). El proceso más importante para la producción del hierro es la fusión en el Alto Horno y es muy probable que sea el dominante en el futuro. Una alternativa para la fabricación de hierro es el proceso de fusión eléctrica o de arco voltaico. Además de éste, varios procesos han sido diseñados y algunos de ellos se encuentran operando a escala industrial. La mayoría de ellos tienen por objeto reducir la mena a una temperatura inferior al punto de fusión del hierro para producir un producto sólido, el hierro esponjoso, proveniente de un concentrado de alta ley, puede refinarse directamente para producir acero en un horno de manufactura eléctrica. Algunas veces la producción de hierro esponja se denomina reducción directa, queriendo decir que sé a evitado pasar por el Alto Horno. Los procesos de hierro esponja pueden dividirse arbitrariamente en dos grupos, los que se basan en combustible sólido como son: el proceso sueco Hoganas, horno rotatorio, proceso SL-RN; y los que se basan en agentes reductores gaseosos como son: proceso Midrex, proceso H y L, proceso Wiberg.

11.1.1 Producción y Exportación del Hierro A continuación se muestran los siguientes cuadros.

Página 141

Cuadro 11.1 Exportación Tradicional FOB, Hierro, 1998-2000 PRODUCTOS Hierro

Pellets

Sinters

Lodos y Tortas

1998

Volumen (millones Tn) Precio (US$/Tn) Total Volumen (millones Tn) Precio (US$/Tn) Total Volumen (millones Tn) Precio (US$/Tn) Total Volumen (millones Tn) Precio (US$/Tn) Total

1999

4,6 21,0 96,6 0,3 26,3 7,9 0,2 12,4 2,3 0,2 15,4 3,0

3,8 17,4 66,7 1,5 24,3 36,3 0,8 11,5 9,7 1,5 13,8 20,8

2000 1,7 17,8 29,8 0,4 9,3 17,8 0,3 11,7 3,5 0,6 14,2 8,9

Fuente: Anuario Estadístico Económico – Financiero 1999-2000, INEI.

Cuadro 11.2 Producción de la Industria Básica de Hierro y Acero, 1996-2000 1996

1997

1998

1999

2000 P/

Alambrón(t)

PRODUCTOS

26195

34715

28706

31920

6910

Barras Construcc. y Mold. (t)

309251

332732

398969

373472

110761

Bobinas Hierro y Acero (t)

36660

57708

46515

29480

11226

Bolas de Acero (t)

28527

27704

24561

25351

5640

Planchas de Hierro y Acero (t)

42149

55247

46349

48018

3439

Pdtos Galvanizados, Zincados y Estañados (t)

26596

23818

27558

20051

7389

P/ Preliminar Enero-Marzo 2000 Fuente: MITINCI

Cabe resaltar que hasta 1992, la empresa estatal se llamaba Hierro Perú y a partir de 1993 fue privatizada cambiando de nombre a Shougang Hierro Perú. 

Principales Productos Ofrecidos de Hierro La empresa Aceros Arequipa S.A. ofrece las siguientes variedades de Hierro: -

Barras de construcción A615. Barras de construcción soldables A706. Alambrón de construcción (Liso y corrugado). Barras cuadradas. Barras redondas lisas. Angulos. Tees. Vigas en U (canales) Planchas (LACV).

Página 142

-

11.2

Planchas y bobinas (LAF).

MATERIA PRIMA

Un gran número de metales se produce a partir de materias primas en forma de óxidos. Este es por ejemplo el caso del Hierro, el cual se produce casi exclusivamente a partir de menas de sus óxidos, en la que presenta el siguiente cuadro 11.3. Cuadro 11.3 Principales Minerales de Hierro MINERAL

FORMULA QUÍMICA

% DE HIERRO

Magnetita

Fe3O4

45 - 70

Hematita

Fe2O3

50 - 60

2Fe2O3.3H20

20 - 60

FeCO3

30 - 42

Limonita (Chalcopirita) Siderita Fuente: Elaboración Propia

Los óxidos se descomponen por medio de un agente reductor, este puede ser carbono, monóxido de carbono que, son los agentes reductores de mayor importancia industrial y económica y pueden ser producidos a partir de materias primas como el carbón, el petróleo o el gas natural.

11.3

PROCESO

11.3.1 Extracción del Hierro El Perú es solamente un menor productor de este fundamental insumo industrial, pero posee un yacimiento importante de hierro en actual explotación que se encuentra ubicado en Marcona (Ica). Los minerales de hierro que constituyen la mena son la Magnetita (Fe3O4) y la Hematita (Fe2O3) que tienen propiedades magnéticas en mayor o menor grado, propiedades que se utilizan para elevar sus leyes por concentración magnética. El concentrado se aglomera en bolitas llamados pellets que constituyen el insumo para la fabricación del acero. El proceso en una planta siderúrgica, se muestra en el diagrama 11.1, el mismo que empieza con la mezcla de los pellets de mineral con coque como reductor y fundentes, esta mezcla se alimenta al alto horno donde se produce la reducción y se descarga en ollas que van a los convertidores. El hierro recién fundido contiene una excesiva cantidad de carbono, que lo hace duro y

Página 143

quebradizo. Este carbono es quemado en los convertidores con la inyección de oxigeno a alta presión. El resto de las impurezas se oxida y escorifica, y el producto resultante, acero, se vierte en lingotes, los cuales aun calientes, se pasan a las plantas de laminado y forjado que producen perfiles y barras de diversas formas. Diagrama 11.1 Diagrama de Flujo para la Producción de Hierro MENA DE FIERRO

ALTA LEY DE FINOS CONDUCTO DE POLVO

ESCAPE DE GAS

BAJA LEY TERRON

PREPARACIÓN DE LA MENA

RESIDUOS

SINTETIZACION FORMACION DE PELOTILLAS COQUE Y FUNDENTES

FUSIONES EN ALTO HORNO

CHATARRA

ESCORIA A DESECHOS ARRABIO (METAL CALIENTE) ESCORIA A DESECHOS

REFINACION EN HORNO DE HOGAR ABIERTO

REFINACION EN CONVERTIDOR L-D Ó BESSEMER ACERO DE HOGAR ABIERTO

ACERO L-D Ó BESSEMER

El acero que es una aleación de hierro y carbono, de mayor consumo en el mundo comparable al consumo de los alimentos. Sus proporciones son alrededor de 99% de hierro y 1% de carbono. Las principales materias primas utilizadas en la obtención del acero son: arrabio, pellets, cal, espato, mineral de manganeso, y en algunos casos chatarra de acero. A. Clasificación del Acero por el contenido de carbono Se clasifica como sigue

Página 144

- Acero de bajo contenido de carbono - Acero de medio contenido de carbono - Acero de alto contenido de carbono

: : :

0,1-0,3% de carbono. 0,3-0,7% de carbono. 0,7-1,5% de carbono.

11.3.2 Principales aleaciones del Acero En el cuadro 11.4 se muestra un resumen de las principales aleaciones, su composición, propiedades y usos. Cuadro 11.4 Tipos de Aceros ALEACION

COMPOSICION

Aleación al Mn

10 –18%Mn

Aleación al Si

1 – 5% Si

Duriron

Invar

12 – 15% Si

36% Ni

ALEACION

COMPOSICION

Cromo – Vanadio

16% Cr 0,2% Vanadio

Acero Inoxidable

14 - 18 % Cr 7 – 9% Ni

Permanjoi

78% Ni

PROPIEDADES

USOS

Duro, alta resistencia al desgaste. Altamente magnético. Resistente a la corrosión de ácidos y álcalis. Bajo coeficiente de expansión térmica.

Blindaje de molinos líneas férreas, maquinaria para minería. Se utiliza en la fabricación de imanes y electroimanes.

PROPIEDADES

USOS

Construcción de reactores, condensadores. Construcción de balanzas y en relojería.

Construcción de anclas de Alta resistencia al barcos, ejes de transmisión esfuerzo. de los automóviles. De frecuente uso en la Resistente a la fabricación de vajilla corrosión. utensilios domésticos, etc. Altamente Construcción de brújulas, Magnético cables magnéticos.

Acero Térmico

14 – 20% Wolframio 6 – 12% Molibdeno

Para el templado

En herramientas que trabajan a altas temperaturas.

Aleación de Ni

2 – 4% Ni

Alta dureza, elástico y resistente a la corrosión

Construcción de cajas de cambio de los automóviles.

Fuente: Elaboración Propia

11.3.3 Principales usos del Acero La industria automotriz es la que consume la mayor cantidad de acero, especialmente en las estructuras de los automóviles. También se utiliza en la fabricación de las estructuras de los barcos, y en los tanques de depósitos de diversas industrias. En la fabricación del acero es común adicionar otros elementos como manganeso, cromo,

Página 145

níquel, los cuales le confieren propiedades especiales. Así el acero con contenido considerable de cromo y níquel forma los aceros inoxidables, y los aceros con contenido de manganeso se utilizan en maquinaria para trabajos en la minería. Cuando el acero contiene titanio, o niobio, se utiliza en la industria aeronáutica para los álabes de los aviones. 11.3.4 Principales Procesos de Producción 11.3.4.1 Alto Horno Se usa para la obtención de arrabio (hierro fundido) a partir de minera de hierro; como reductor se usa el coque y como fundente la caliza, balastro o covarcita. Para la combustión del coque se inyecta aire precalentado, petróleo, gas natural o carbón. La función del Alto Horno es la reducción de la minera de hierro y separación de las sustancias extrañas especialmente oxigeno (02). Esta operación es indispensable para los minerales tal como se encuentran en las minas ya que no pueden ser trabajados directamente en sus aplicaciones. Los lingotes de arrabio de la primera fusión obtenida en el alto horno, pueden ser utilizados de inmediato en el taller por la gran cantidad de carbono y por su homogeneidad. El Alto Horno sirve para transformar el hierro de la primera fusión, en hierro de primera y posteriormente en acero. A continuación en la figura 11.1, presentan las zonas del alto horno y sus características. A. Características del alto horno - Altura : 30metros - Diámetro : 6-7metros. - Revestimiento : interiormente de ladrillos refractarios. B. Zonas del Alto Horno - Zona de precalentamiento - Cuba o Zona de reducción - Zona de calcinación - Zona de Fusión

100-200°C 400°C 900°C 1200°C

Página 146

Diagrama 11.2 Zonas del Alto Horno

REACCIONES QUIMICAS:

TRAGANTE

2Fe2O3 + 6CO2

4Fe + 6CO2

3Fe2O3 + CO

3Fe2O3 + CO2

REDUCCIÓN DE LA MAGNETITA ZONA DE PRECALENTAMIENTO 100 - 200°C

Fe3O4 + CO REDUCCIÓN DE LA SÍLICE: SiO2 + 2C

3FeO + CO

Si + 2CO

REDUCCIÓN DEL HIERRO: CUBA O ZONA DE REDUCCION 400°C

FeO + CO

REDCCIÓN DEL MANGANESO: MnO2 + 2C

ZONA DE CALCINACION 900°C

Fe + CO2

Fe2O3 + C

Mn + 2CO

CONDUCTOS DE AIRE

ZONA DE FUSION 1200°C SANGRADO DE ESCORIAS

CRISOL

SANGRADO DE ESCORIAS

11.3.4.2 Horno de Arco Eléctrico Los hornos eléctricos son construcciones de acero, que se emplean para la fundición de chatarra y arrabio para obtener acero de composición deseada. El calor necesario para la fundición o fusión en el horno proviene de un arco voltaico transformando la energía eléctrica en energía calorífica. Las condiciones necesarias para la fusión, se debe iniciar en el instante en que se pone en tensión la energía eléctrica, formándose un arco duro prolongándose hasta el instante en que la totalidad del metal introducido en el horno es completamente líquido. El consumo de energía eléctrica es de aproximadamente 500 KW/hora por cada tonelada de acero. El tiempo de fusión es de aproximadamente 2 horas, período en el cual se realiza la oxidación de las impurezas de la chatarra (Mn, Si, P) mediante la inyección de oxigeno en el baño. El sílice es eliminada rápidamente y el azufre se elimina en forma de sulfuros de Manganeso y el sulfuro de Calcio se disuelve en las escorias, según las siguientes reacciones:

Página 147

FeS + CaO FeS + MnO+ C

Fe + CaS + CO Fe + MnS + CO

11.3.4.3 Proceso Bessemer En este proceso el arrabio que se produce en altos hornos se vierte en un convertidor que consiste en un gran recipiente en forma de pera montado sobre cojinetes que permitan voltearlo para vaciar el acero producido. En el convertidor se oxidan las impurezas inyectando oxigeno haciendo burbujear aire por el metal de fusión. El proceso es muy rápido y dura sólo unos minutos 11.3.4.4Procesos Siemens-Martin Utiliza los llamados hornos de hogar abierto en el que el arrabio obtenido de los altos hornos se mezclan con chatarra (materiales inservibles de hierro) y mineral de hierro del cual, se obtiene el oxígeno necesario para la oxidación de las impurezas. Este tipo de horno emplea corriente de gas y aire precalentado, y aunque es más sencillo que el anterior es mucho más lento, demorando de 8 a 10horas.

11.3.5 Comparación de Procesos de Aceración A continuación se muestra en el cuadro 11.5 una comparación entre los procesos de obtención del Acero.

Página 148

Página 149

Cuadro 11.5 Comparación de los Procesos de Aceración HORNO SIEMENSMARTIN

CONVERTIDOR BASICO DE OXÍGENO

Alta

Baja a media

Planta de tamaño mínimo económico, t/año

Mas de dos millones de toneladas

Probablemente medio millón de toneladas

Costo de operación medio

Medio

Bajo

HORNO SIEMENSMARTIN Grande, pero es preferible un máximo de P de 0,2%, cero arrabio líquido, o 25 a 75% de chatarra incluyendo óxidos.

CONVERTIDOR BASICO DE OXÍGENO

HORNO DE ARCO ELÉCTRICO

Escasa, 65 a 80% de arrabio líquido, resto chatarra, con pocos óxidos o 90% de metal con óxidos.

Escasa, usualmente cero arrabio líquido, excepcionalmente hasta 40% normalmente 90 a 100% de chatarra, resto arrabio en lingotes, 50% hierro de reducción directa.

PROCESO Inversión Inicial

PROCESO

Flexibilidad de materias primas

Combustible

Energía eléctrica

PROCESO

Uso de Oxígeno

Flexibilidad de productos (limites)

Líquido o gaseoso

Variable, pero baja si se incluye colada continua. Cualquiera, dependiendo de la producción deseada de la planta. Medio a alto, especialmente para aceros aleados, bajo cuando la energía es barata.

HORNO SIEMENSMARTIN

Ninguno (O2 + Metaloides) Baja (para auxiliares solamente). Alto para la instalación de O2. CONVERTIDOR BASICO DE OXÍGENO

Medio

Alto

Bajo para aceros no aleados, medio para aceros aleados.

Acero de medio carbono y aceros aleados

Acero de medio carbono y aceros aleados

Alta. Cualquier acero, incluso de alta aleación ningún acero de bajo Nitrógeno.

Baja (para auxiliares solamente)

Ninguno. Calentamiento con arco eléctrico.

Alto (450 a 600 kwh/t)

HORNO DE ARCO ELÉCTRICO

Contenido normal de N

0,003 – 0,008

0,002 – 0,006

0,008 – 0,016 0,004 – 0,007 para prácticas especiales de Nitrógeno.

Observaciones

No se planean nuevas instalaciones.

Ninguna

Común para las fundiciones o forjas facilidad de paros.

Fuente: Producción Siderúrgica / A.T. Peters.

11.4

HORNO DE ARCO ELÉCTRICO

CONTROL DE CALIDAD

Página 150

Para obtener una certificación adecuada del acero, las pruebas necesarias son: -

Ensayos dinámicos (ensayo a la dilatación) Ensayo a la corrosión Ensayo a la fatiga Ensayo a la resistencia Ensayo al doblado Ensayo al limite estático Ensayo al impacto Ensayo a la dureza Ensayo a la elongación

11.5

BIBLIOGRAFIA

-

A.T.PETERS, "Producción Siderúrgica", Editorial Limusa, I Edición México, 1987

-

ANUARIO MINERO, Ministerio de Energía y Minas - Sub Sector Minería, 1997.

-

CASTILLO BEDON, LUIS ANIBAL, Tesis: "Proceso de fabricación del acero en convertidores L-D", Universidad Nacional del Callao, Facultad de Ingeniería Química, 1987

-

INEI; Anuario Estadístico Económico-Financiero 1999-2000.

-

TERKEL ROSENQUIOT, Fundamentos de Metalurgia Extractiva, Editorial Limusa S.A. México, 1987

Página 151

CAPITULO

TECNOLOGÍA DE LA MADERA 12.1

12

INTRODUCCION

La madera ha sido siempre para el hombre uno de los principales recursos naturales; gracias a la tecnología moderna, la madera sirve para muchos usos. Cinco de las necesidades más importantes del hombre (albergue, combustible, ropa, alimento y transporte) pueden satisfacerse hasta cierto punto con la madera. La madera como tal se usa extensamente en las industrias químicas a causa de sus propiedades físicas y mecánicas; tiene un precio razonable, es fuerte, puede trabajarse con herramientas sencillas, resiste a los ácidos débiles, es un buen aislante térmico y eléctrico y tiene un coeficiente elevado de resistencia-peso. Como materia prima química la madera, puede usarse para obtener diversos productos que se pueden dividir en 3 grupos: extractivos, productos de hidrólisis y productos de pirólisis y gasificación. A diferencia de lo que sucede con otras materias primas, la madera es una fuente renovable. El tratamiento químico de la madera puede dividirse en tres tipos: A. Modificación química y mecánica de las propiedades de la madera, corresponden a este tipo los tratamientos con preservativos y la fabricación de productos de dimensiones estables o comprimidos. B. Conversión de la madera en productos fibrosos como papel, madera contrachapada, lamina de fibras para paredes, rayón y productos de celulosa, como películas, plásticos y explosivos. C. Obtención de productos químicos no fibrosos derivados de la madera, como azúcares; alcohol metílico, etílico y butílico; levadura; acetona; ácido acético. Entre los principales sectores que utilizan envases de cartón, se pueden destacar el cervecero, aceites y grasas, cigarrillos, agroindustria y pesca entre otros.

12.1.1 Producción Maderera

Página 152

12.1.1.1 Empresas Productoras Cuadro 12.1 TIPOS DE MADERA  Aserradas

EMPRESA PRODUCTORA Madera Wallach S.A. Palacios Hnos. Corporación Maderera S.A. Maderas y Aserradero Vialtor S.A. Palacios Hnos. Corporación Maderera S.A.

 Laminadas  

Fuente: Elaboración Propia

12.1.1.2

Empresas Comercializadoras de Maderas Cuadro 12.2 TIPOS DE MADERA

EMPRESA COMERCIALIZADORA

  Aserradas 

Diamond Corporación S.A. Maderera Deustua S.A. Palacios Hnos. Corporación Maderera S.A. Bosque Maderas S.A. Maderera Moderna S.R.L. Maderera y Aserradero Vialtor S.A.

  Laminadas  Fuente: Elaboración Propia

12.1.1.3

Indice del Volumen Físico de la Industria Maderera

Cuadro 12.3 Indice del Volumen Físico de la Industria Maderera con Respecto al Año Base de 1979 ( = 100,00)

1996

INDICE DE VOLUMEN FISICO 141,70

1997

137,98

1998

141,24

1999

129,63

2000 A/

160,98

AÑO

A/ Comprende el periodo entre Enero y Julio Fuente: Elaboración Propia

Este comportamiento del volumen físico de la industria maderera, se ve reflejado principalmente por la industria del papel, básicamente por la fabricación del cartón Liner, cartón para corrugar, cartulina, papel bond, y similares, pese a la disminución en cajas de cartón, papel higiénico y papel kraf

12.2 MATERIA PRIMA

Página 153

12.2.1 Estructura de la Madera La madera es una sustancia compleja desde el punto de vista anatómico y químico. De la estructura anatómica dependen sus propiedades de resistencia mecánica, resistencia a la penetración de agua y productos químicos, resistencia a la pudrición, calidad de la pulpa y la reactividad química de la madera. Para usar la madera en la industria química de la manera más eficaz, no solamente es preciso conocer las proporciones de las diferentes sustancias que la constituyen, sino también como se encuentran distribuidas en las paredes celulares. El crecimiento de los árboles se efectúa a través de división de células. Cuando las células se dividen originan inicialmente una platina o placa celular la cual se caracteriza por ser rica en sustancias pépticas. Cada una de las nueve células subsecuentemente se rodea con una delgada y extensible pared primaria constituida por celulosa, hemicelulosa, pectinas y proteínas. A medida que la pared secundaria se va formando paralelamente comienza la lignificación. Las células que constituyen los elementos estructurales de la madera se pueden dividir en base a su forma o a sus funciones. Con relación al primer grupo tenemos a las células de parenquima y prosenquima. Las células parenquimáticas son rectángulares o redondeadas y estrechas en sus partes termínales. Una mayoría de células son considerablemente alargadas y estrechas en sus puntas, comúnmente se les conoce como fibra. La longitud de las fibras de la madera es variable dependiendo de las especies y aún dentro del árbol mismo. Dependiendo de su función se les puede dividir en tres grupos: células conductoras, de soporte y de almacén. Las células conductivas y de soporte son células muertas cuyas cavidades están llenas de aire o agua. En las latifoliadas las células conductoras están constituidas por vasos y las de soporte por fibras. En el caso de las coníferas ambas funciones son desarrolladas por las traqueidas. Las células de almacén son las que transportan y guardan nutrientes.

12.2.2 Composición de la Madera La madera esta constituida principalmente por células tubulares orientadas verticalmente (fibras). Los componentes químicos se encuentran distribuidos en una red que se entrelazan con esta estructura. La composición elemental de muchas especies de madera es aproximadamente:

Página 154

-

Carbono 49%. Hidrógeno 6%. Nitrógeno 0.2% Cenizas 0.2%.

Los principales componentes de la madera son la celulosa (40-50%), hemicelulosa (20-35%), lignina (15-35%) y un grupo de sustancias solubles en solventes denominados extractivos (2-30%). La separación cuantitativa de estos componentes es imposible de efectuar, pues en la totalidad de las técnicas utilizadas ocurren grados diversos de degradaciones o alteraciones de su estructura. Entre las razones que explican esta dificultad: -

El elevado peso molecular de dichos componentes. La estrecha semejanza estructural entre muchos de los componentes. Presencia de enlaces físicos y/o químico entre los componentes. Una alta cristalinidad en el sistema de la madera.

De este modo, algunos casos se obtienen mezclas de componentes similares y por otro lado los rendimientos, composición, pureza y grado de degradación están en función de la bondad de los reactivos y de las condiciones en que se lleva a cabo el aislamiento. Además de estos factores es conveniente recalcar que existen otros factores que podríamos llamar de muestreo: -

Especie. Ambiente de crecimiento del árbol. Factores hereditarios. Ubicación de la toma de muestra en el árbol: ejemplo albura o duramenedad, altura y porción de árbol (tallo, hoja). Cuadro 12. 4 Contenido de Cenizas y de Sílice en algunos tipos de Madera

N°

NOMBRE COMUN

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Anonilla Cachimbo Caimito Castaña Copal Itahuba Malecón Mashonaste Misa blanca Moema Amarillas Palo ana Palo Bastón Palo Santo Pashaco Quínilla

DENSIDAD (gr/cc) 0,39 0,75 0,78 0,71 0,72 0,79 0,31 0,64 0,79 0,48 0,82 0,66 0,29 0,76 0,81

Página 155

CENIZAS (%) 4,11 1,81 3,11 0,38 0,85 0,51 0,85 1,31 0,98 0,55 3,31 0,41 0,72 0,72 1,91

Sílice (%) 0,22 1,41 0,13 0,02 0,14 0,85 0,05 0,99 0,67 0,23 0,02 0,07 0,64 0,11 0,13

16 17 18 19 20 21 22 23 24

Requía Shimbillo Tamamuri Tortuga Ubos Uchumullaca Ucshaquillo blanco Yacushapana Yutubanco

0,61 0,52 0,51 0,64 0,42 0,67 0,46 0,77 0,72

0,44 1,66 0,95 6,11 2,91 1,71 0,62 1,21 3,11

0,02 0,11 0,14 0,26 0,12 0,06 0,57 0,01 0,28

12.2.3 Propiedades Físicas de la Madera -

Flexibilidad: Puede ser doblada. Densidad: Es variable de acuerdo a la humedad de la madera. Porosidad: Espacios vacíos (poros). Dureza: Resistencia a la penetración. Homogeneidad: Composición y estructura uniforme.

12.2.4 Propiedades Mecánicas -

Compresión. Tracción. Cortadura o Cizallamiento. Torsión. Desgaste. Resistencia al choque.

12.2.5 Polisacáridos o Glúcidos de la Madera La porción de polisacáridos de una madera madura comprende entre 60-80% del total de la madera. Son considerados glúcidos (macromoléculas) de alto peso molecular que por hidrólisis ácida producen: glucosa, manosa, xilosa, etc. La celulosa es en este grupo el componente más abundante, siendo acompañado por otros glúcidos como las hemicelulosas. La agrupación de la celulosa y hemicelulosa constituye la fraccin de polisacáridos total de la madera libre de extractivos que se denomina "holocelulosa".

12.2.6 Hemicelulosa Con este término se caracteriza a un grupo de macromoléculas que se encuentran acompañando a la celulosa y lignina en la constitución de la pared celular. Son poliholósidos de bajo peso molecular que se encuentran asociados a la celulosa en los tejidos vegetales. Entre sus principales propiedades tenemos: -

Forma parte de la pared celular.

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-

-

Son aisladas del material original o de lignificado, mediante frecuentemente con álcalis acuosos Muchas hemicelulosas presentan gran cantidad de ramificaciones.

12.2.7 Celulosa Es el compuesto químico orgánico más abundante en la naturaleza. Es el constituyente principal de la madera correspondiendo alrededor del 40-45% de la materia seca en la mayoría de las especies. Se encuentra localizada preferentemente en la pared secundaria de la pared celular. Entre los principales derivados de la celulosa tenemos: -

Esteres de la celulosa. Eteres de la celulosa.

12.2.8

Relaciones Madera - Líquido

La sustancia seca de la madera es muy higroscópico. La cantidad de humedad absorbida depende de la humedad relativa y de la temperatura. La densidad de la madera se define como la relación entre el peso de un volumen de la madera con un contenido determinado de humedad después desecado en horno y el peso de un volumen de agua igual a 40C. Con humedad relativa baja se cree que la adsorción se debe a una reacción entre el agua y los grupos hidróxidos accesibles. Con humedad relativa alta, se cree que la adsorción tiene lugar como reacción a una tendencia de las cadenas de celulosa y de las unidades de lignina a la auto dispersión.

12.3

PROCESO

12.3.1 Métodos de Secamiento El árbol vivo contiene muchos litros de agua en las células que forman la estructura de la madera. La mayor parte de esta agua puede eliminarse por el curado para fabricar tablas u otros productos de madera. Existen muchas razones de importancia para el curado: A. El curado reduce la probabilidad de manchas, mohos y deterioro que pueden producirse durante el transporte, almacenamiento o uso. B. La contracción que acompaña al curado se produce antes de utilizar la madera. C. Las propiedades físicas de la madera aumentan a medida que se seca por debajo

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D.

E. F. G.

del punto de saturación de la fibra. La resistencia de los medios de fijación usuales, como clavos y tornillos es mayor en la madera curada que en la madera verde que se cura después de la ensamblada. La resistencia eléctrica de la madera aumenta mucho al secarse. La madera seca es un aislante térmico mejor que la madera húmeda. La reducción de peso de la madera seca reduce los gastos de transporte.

12.3.1.1 Diversas Formas de Secado -

-

-

Secamiento al aire: esta operación consiste en apilar los productos en el aserradero al aire libre para que se sequen. El control de la velocidad de secamiento es muy limitado. El tiempo de desecación es función de las condiciones climáticas. Secamiento en horno: esta operación controlada se utiliza mucho para secar maderas duras y maderas blandas. Las temperaturas registradas rara vez pasan de 93°C. Secamiento especial: cuando se desea acelerar el secamiento y las especies de madera pueden resistir condiciones de desecación más duras sin deteriorarse, se usan métodos especiales: secamiento con vapor recalentado tratamiento con disolventes, desecación a vapor, calentamiento con radiación infrarroja y calentamiento dieléctrico de alta frecuencia.

12.3.2 Maquinaria Empleada para la Industria de la Madera 12.3.2.1 Industria del Aserradero Sierras Desorrilladora. Paleadores. Cargadores y volteadores. Sierra Principal. Sierras circulares primarias. 12.3.2.2 Fabricación del Parquet Sierra principal de cinta. Sierra principal de disco. Cargador frontal. Bloqueadora. Garlopa. Cabeceadora. Tableadora. Reapasadora. Cepilladora.

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-

Motosierras.

12.3.3 Productos Químicos a Partir de la Madera Son del tipo: Extractivos, de Hidrólisis y de Pirólisis y gasificación (Ver diagrama 12.1). Diagrama 12.1 Productos Obtenidos de la Madera

12.3.4 Pirólisis de la Madera Los inicios de su aplicación industrial datan del siglo XIX en donde fue utilizada para satisfacer necesidades locales de sustancias químicas como: metanol, ácido acético, fenoles, carbón. Desde la aparición o desarrollo de la industria petroquímica se ha visto relegada a una posición expectante o de espera, debido a que por ahora no puede competir desde el punto de vista económico. La Industria tradicional de la destilación de la madera utilizó maderas duras para la producción de productos químicos, pudiéndose mencionar ácido acético, acetona entre los productos más importantes. La preferencia por las duras es fácil de explicar

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por cuanto la composición química que permite esbozar los rendimientos de cada uno de estos productos. Las fuentes de calor requeridas para la pirólisis pueden, ser gas, petróleo o carbón, pudiéndose reciclar también los gases no condensables producidos durante la pirólisis. Los no condensables están constituidos: dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno, metano, etc. Esta operación de reciclaje es importante por cuanto genera un ahorro de energía, así como también contribuye a la reducción de la contaminación ambiental. Durante la degradación térmica, los componentes volátiles son destilados y recuperados como líquidos después de condensarlos. El residuo sólido es conocido como "carbón" o carbón de madera el cual esta constituido principalmente por carbono. Este contenido de carbono puede ser incrementado por aumento de la temperatura con lo cual se asegura una mayor deshidratación y remoción de los productos volátiles. Este carbón es utilizado principalmente como combustible con fines especiales así como también en la obtención de "carbón activado" con propósitos de absorción.

12.3.5

Industria del Papel

El papel se forma cuando las fibras, por lo general de celulosa, forman una suspensión diluida con agua, y esta se elimina en la máquina del papel mediante drenado a través de una malla que se denomina tela de la máquina de papel. El entretejido de fibras, se prensa y seca para producir la hoja acabada de papel. En la industria moderna se fabrica papel para diversos usos, tratamiento químico y mecánico que se le da a las fibras.

dependiendo del

12.3.5.1 Términos Empleados en la Industria del Papel A continuación se dan algunos términos comunes empleados en la industria papelera: A. Pulpa Materia prima celulósica, de estructura fibrosa y origen natural vegetal, preparada para la fabricación del papel. B. Pasta de Papel Suspensión acuosa de unas o más pulpas y de otros productos, desde la etapa de desintegración de la pulpa hasta la formación de la hoja de papel.

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C. Consistencia Es el peso de la fibra seca existente en un determinado peso de la suspensión fibrosa o pasta, se expresa en porcentaje. D. Refinado Es un tratamiento mecánico al que se someten las fibras papeleras, en medio acuoso, con el fin de aumentar su capacidad de enlace. E. Freenes La prueba de Freenes es un procedimiento empírico que nos da una medida arbitraria de la razón a que una suspensión de 2 gr de pulpa o pasta en 1 l.. de agua puede drenar. F. Carga Pigmento mineral blanco y fino utilizado como aditivo de la fabricación de papel, con objeto de mejorar la opacidad. G. Encolado El encolado es una propiedad que hace que el papel sea más o menos resistente a la penetración del agua o soluciones acuosas. Existen dos métodos generales para el encolado: interno y de superficie: El encolado interno, consiste en añadir a la pasta los agentes encolantes; mientras que en el de superficie los materiales encolantes se aplican a la hoja formada y parcialmente secada. Dependiendo de la cantidad de abrasión mecánica que las fibras de pulpa hayan recibido, el papel es poroso; y el encolado interno no disminuye apreciablemente la porosidad. A causa de esto, el papel encolado internamente está sujeto a la penetración del vapor de agua cuando se quiere evitar esta penetración, el papel se encola superficialmente, o se recubre dándole buen acabado en blancura y apariencia física. H.

Gramaje: masa por unidad de área del papel, se expresa comúnmente en gr/m2.

I. Tiro: diferencia de velocidad entre dos secciones adyacentes en la máquina de papel. El término también se aplica a la tensión de hoja causada por la diferencia de velocidad.

12.3.5.2 Descripción del Proceso de fabricación del Papel

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En la fabricación del papel, las operaciones básicas más importantes son las siguientes y se muestran en los diagrama 12.2 y 12.3. A. Recepción y Almacenamiento Las materias primas principalmente son pulpas celulósicas diversas, papeles recuperados y productos químicos para el proceso. Dentro de la pulpa celulósica tenemos de la fibra larga y corta, dependiendo del tipo de papel a fabricar variará su composición en la formulación. B. Preparación de pastas La preparación de pastas se puede definir como parte del proceso de fabricación del papel, en la cual la pulpa se trata mecánicamente y así queda lista para formar una hoja en la máquina de papel. La preparación de la pasta y el sistema del flujo de alimentación son parte importante en el sistema de las fábricas de papel. C. Formación física de la hoja Existen varios tipos principales de máquinas papeleras caracterizados por su configuración en cuanto a la sección húmeda: la máquina Fourdrinier, las de telas metálicas gemelas, las de telas metálicas múltiples y de los cilindros. D. Sección de Prensas Mejorando en un punto la sequedad a la salida de las prensas se aumenta en más de un 4% la producción de la máquina. El grado de sequedad de la hoja a la salida de la sección de prensas es de vital importancia y está alrededor de 36 a 40% de materia seca. Dentro de los factores importantes para una operación eficiente de la sección de prensas podríamos citar: -

Buen funcionamiento y fácil paso de hoja o enhebrado. Rehumectado mínimo. Mejora en las características de la hoja. Diseño de bastidores para evitar vibraciones. Recubrimiento correcto de los rodillos. Tamaño de rodamientos y lubricantes adecuados. Buena calidad en componentes auxiliares.

E. Sección de secado El objetivo de la sección de secado consiste en aceptar una hoja relativamente seca procedente de la sección de prensas, con contenido de humedad del 60 a 64%, y de eliminar más agua hasta alcanzar el nivel deseado de humedad, el que usualmente es de 8%.El sistema para secar la hoja debe también mantener o mejorar la uniformidad

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en la distribución de agua en la hoja. El proceso de evaporación asociado con el secado del papel implica la transferencia del calor y del vapor. El sistema para secar la hoja debe también mantener o mejorar la uniformidad en la distribución de agua en la hoja. El proceso de evaporación asociado con el secado del papel implica la transferencia del calor y del vapor. F. Tratamiento final de la hoja El papel luego de salir de la sección de secadores pasa a la sección de alisado y enrollado. Estas dos operaciones se realizan en máquina. Posteriormente el papel al salir de la máquina pasa a otra sección de acabado y expedición final del producto, llamado bobinado. En el cuadro 12.5 se observa la producción de los diferentes tipos de papel a partir del año 1 996-2 000. Cuadro 12. 5 Producción de Papel 1996-2000 1996

1997

1998

1999 P/

2000 P/

Cajas de Cartón (miles)

PRODUCTOS

75011

83418

93806

109853

28168

Cartulina (t)

1489

1043

749

1829

548

Cartón de corrugar (t)

22495

21265

23559

35754

14221

Cartón Liner (t)

9357

12537

15596

16337

3197

Papel Bond y Similares (t)

13228

8577

6780

28176

10799

Papel Higiénico (t)

26016

17228

16126

20734

6560

Papel Kraft (t)

7011

5135

6266

2827

605

Sacos Multi-pliego (miles)

7616

13963

38862

55295

12012

2000 P/ Preliminar Enero-Marzo Fuente: MITINCI

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Diagrama 12.2 Proceso de Producción del Papel

Página 164

Diagrama 12.3 Proceso de Producción de Pasta Kraft y Papel

12.3.5.3 Determinación de las Características del Papel La mayor parte de las propiedades que determinan la utilidad del papel no son físicamente absolutas. Por consiguiente, la medición de la propiedad depende del equipo o instrumento utilizado y los detalles del procedimiento de ensayo. La situación se complica además por el hecho de que el papel es viscoelástico e higroscópico. Ya que el papel tiene características plásticas como elásticas, cualquier ensayo que cause deformación o destrucción de la muestra dará resultados que son dependientes de la velocidad de aplicación de la fuerza. Se pueden distinguir varios tipos de ensayos en el papel: A. Ensayos de Carácter General Aspectos Físicos, humedad, Gramaje, Humedad, Blancura-color. B. Ensayos de resistencia mecánica

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Resistencia a la tracción, resistencia al rasgado, resistencia al reventamiento, resistencia al doble plegado, rigidez. C. Ensayos químicos Cenizas en el papel, otros aditivos en el papel. D. Propiedades Superficiales Caras de papel, determinación del encolado del papel, porosidad del papel, lisura, aptitud para la impresión.

12.4 BIBLIOGRAFIA  HUACHUHULLCA ANAYA, JESÚS FAUSTINO, “Mejoramiento del proceso de secado del papel mediante el acondicionamiento del aire en la batería de secado” Tesis: Universidad Nacional del Callao, Facultad de Ingeniería Química.  INEI, “Compendio Estadístico 1996-1998”  SOCIEDAD NACIONAL DE INDUSTRIA, Revista: Industria Peruana. “La Economía Peruana 1997-1998”  UNIVERSIDAD DE LIMA, “Tecnología de la Madera”, Separata de Tecnología Industrial II.

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CAPITULO

TECNOLOGÍA DE LOS RECUBRIMIENTOS

13

13.1 INTRODUCCION Los productos de la industria de recubrimientos de superficies son indispensables para la preservación de todo tipo de estructuras civiles de los ataques de los agentes comunes del clima. Las maderas y materiales no recubiertos, por ejemplo son susceptibles al deterioro, en especial en lugares donde el hollín y el dióxido de azufre aceleran dicha acción. Las pinturas, barnices y lacas protegen y aumentan el atractivo de los bienes manufacturados. Los recubrimientos que se utilizan para cubrir edificios, mobiliarios y materiales similares se conocen como recubrimientos comerciales o arquitectónicos, en contraste con los recubrimientos industriales, que se utilizan en los productos que se fabrican.

13.1.1 Mercado de los Recubrimientos 13.1.1.1 Empresas de Recubrimientos Metálicos Las principales empresas de recubrimientos metálicos se muestran en el cuadro 13.1. Cuadro 13.1 Principales Empresas de Recubrimientos Metálicos SERVICIO

EMPRESA

Galvanizado en Caliente Zincado Bronceado Cobre Cromado Plateado Dorado Galvanoplastia Rectificadores/Galvanotecnia Tambores de acrílico Centrífugas secadoras Artículos/cromado

Galvanizado el Diamante Industria del Zinc Sergal S.A. ZINCSA Sidik S.R.L. G&A Industrial REKOV S.R.L. Industrial Vulcano S.A. Alumicromo S.A. Cromotecnia S.A. Campo Dionisio Noe Cromo Moderna S.A.

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13.1.1.2 Empresas de Recubrimientos no Metálicos En el cuadro 13.2 se muestran las principales empresas de recubrimientos no metálicos. Cuadro 13.2 Principales empresas de Recubrimientos no Metálicos

SERVICIO

EMPRESA

Pinturas

American Colors

Pinturas, Epoxi

Pinturas Aurora

Recubrimientos Poliuretanos

Fast

Anticorrosivos y esmaltes

Ind. Majestad S.R.L.

Lacas

Vencedor

Barníces

Paracas S.A., Tekno

13.2 RECUBRIMIENTOS METALICOS En la industria de recubrimientos metálicos se utilizan procesos químicos o electroquímicos. De acuerdo al tipo de recubrimiento metálico que se utilice recibe su respectivo nombre cobreado, niquelado, cromado, zincado, etc. La mayor parte de los recubrimientos metálicos se aplican sobre piezas de acero. Los recubrimientos de materiales en general tienen como funciones principales la protección, decoración e identificación. En los metales la principal aplicación de los recubrimientos metálicos es la prevención y control de la corrosión.

13.2.1 Métodos para el Recubrimiento Metálico Los recubrimientos metálicos se obtienen por diversos métodos, los cuales se pueden aplicar a plásticos o polímeros. Por el tonelaje de producción la electrodeposición es la más empleada. En general implican preparación de la superficie, desengrasado y limpieza, pulido, proceso especificó, teñido, sellado y oros acabados. 13.2.1.1 Electrodeposición (Proceso electrolítico) Procedimiento que permite una amplia versatilidad en la película metálica depositada, entre ellos se puede realizar la dureza, brillantez, ductibilidad y otras propiedades superficiales. Su aplicación a nivel casero demanda poca inversión y aumenta de acuerdo a la envergadura de los materiales a procesar. 13.2.1.2 Quimideposición (Baño en recubrimiento disuelto) Consiste en recubrir con una capa fina metálica objetos metálicos y no metálicos, utilizando técnica de galvanotecnia, en la cual el objeto es recubierto por inmersión en una solución diluida del electrolito.

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13.2.1.3 Termoinmersión (Baño en recubriente fundido) En este proceso se utiliza la técnica de galvanizado en la cual los objetos son recubiertos, sumergiéndolos en un metal fundido. 13.2.1.4 Metalización por Rociado (Recubriente en suspensión) Recubrimiento en el cual se utiliza una pistola rociadora, la cual funde un metal pulverizándolo sobre la superficie de los objetos. 13.2.1.5 Chapeador En este recubrimiento se realiza un laminado sobre el material a recubrir. 13.2.1.6 Vacuodeposición En este recubrimiento se realiza un vaporizado al vacío sobre materiales pequeños y muy lisos. 13.2.1.7 Cementación Consiste en voltear los materiales dentro de un tambor rotatorio con una mezcla de polvo metálico y un fundente apropiado, a temperaturas elevadas, dejando que el material de recubrimiento se difunda en el metal base. Por este sistema se pueden preparar recubrimientos de Aluminio y Zinc.

13.2.2 Aplicaciones 13.2.2.1 Galvanotecnia Es la técnica que consiste en recubrir películas metálicas a objetos y piezas metálicas con la finalidad de protegerlo de la corrosión o de mejorar su aspecto decorativo; se divide en; Galvanostegia, que consiste en recubrir un metal con otro metal generalmente de un valor superior y galvanoplastia que consiste en recubrir una pieza no metálica. A. Galvanoplastia Tiene por objeto depositar una capa metálica sobre una pieza constituida por una materia no conductora (no metálico) de la corriente eléctrica. Estos pueden ser artículos de plástico, cera, yeso, fibra de vidrio, etc. B. Galvanostegia Consiste en recubrir un metal con otro metal, generalmente de valor superior, tanto para presentación como de protección, por ejemplo dorado, niquelado, plateado, etc. 13.2.2.2 Galvanizado Es el proceso en el cual el Hierro se recubre de una película de Zinc metálico, logrado por inmersión en Zinc fundido. Por lo general, el espesor promedio es de 25 micras (0.025 mm), suficiente para proteger el material base de la corrosión.

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13.2.2.3 Cementación Es el proceso en el cual se aplica un polvo de Zinc sobre una superficie de Hierro ó Acero, calentando la superficie a 3700C para lograr adherencia del metal recubriente. 13.2.2.4 Zincado por SPRAY (ZINC SPRAYING) Es el recubrimiento logrado por la aplicación de metal incandescente en polvo, suministrado por una pistola el cual funde un alambre de Zinc, pulverizándolo sobre la superficie de acero adecuadamente limpiada por chorros de arena u otro material abrasivo, se logra espesores suficientemente gruesos. 13.2.2.5 Metalizado al Vacío Se aplica sobre materiales pequeños y muy lisos como vidrio, plástico; cerámico. El metal se vaporiza sobre una resistencia de wolframio y en una cápsula sellada al vacío, en el cual se colocan los objetos a metalizar, las finas capas logradas son muy brjllantes y adherentes. 13.2.2.6 Cobreado Alcalino Este procedimiento galvánico, permite capas de cobre de estructuras finas y dúctiles; el cobreado alcalino es el recubrimiento necesario para metales como fierro, acero, zamac. La cantidad de deposición es lenta, pero muy adherente, se puede calentar la solución para mayor velocidad; en los deshechos es necesario la agitación mecánica. Los calentadores de inmersión deben ser con revestimiento externo de acero inoxidable. Reactivos Químicos

Concentración 40 – 60 g/L 5 – 15 g/L 10 – 80 g/L 5 – 15 g/L

Cianuro de Cobre Cu(CN)2 Cianuro de sodio NaCN Carbonato de sodio Na2CQ3 Hidróxido de sodio NaOH Las condiciones de operación son:

0,5 – 0,8 A/dm2 20- 45ºC 11,5 Cobre electrolítico Mecánica 1 – 3 min 1 – 3 v.

Densidad de Corriente: Temperatura: pH: Anodos: Agitación: Tiempo: Voltaje:

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13.2.2.7 Niquelado El níquel es un metal blanco, grisáceo, dúctil, maleable, que tiene una gran estabilidad química contra la corrosión, manteniendo un brillo metálico inalterable durante largo tiempo. Su densidad es 8.25 g/cc y se funde a 14520C. En la industria galvánica protege y mejora el aspecto físico del metal base para el recubrimiento decorativo, plateado y dorado. El Níquel no se deposita sobre acero, primero debe cobrearse a altas temperaturas y densidades de corriente. La solución del níquel brillante está compuesta por los siguientes reactivos y cantidades para 1 L: Reactivos Químicos Sulfato de Níquel NiSO4.6H20 Cloruro de Níquel NiCI2.6H20 Acido Bórico H3B03 AbriIlantador inicial Humectante

Concentración 300 g/L 300 g/L 40 g/L 15 cm2 5 cc/L

Las condiciones de operación son: Densidad de Corriente catódica: Tensión de Baño (voltaje) Temperatura Rango de pH Tiempo Densidad de solución Agitación Ánodos Material de la Celda

2 – 7 A/dm2 4 – 10v. 50 – 70ºC 3,2 – 4,8 5 – 10 min 24 – 28ºC Mecánica o aire Ni electrolítico (99,99%) PVC

13.2.2.8 Cromado El cromado decorativo, es un baño de protección anticorrosivo de alta resistencia; generalmente este baño se realiza sobre el niquelado reciente, lo cual aprovecha su brillo e implica un corto periodo de tratamiento, que se traduce a segundos de conexión galvánica. Su brillo es de aspecto blanco azulado resplandeciente, de alta dureza al rayado, la resistencia de la solución es alta, solamente se aprovecha el 15% de la corriente aplicada. Reactivos Químicos CrO3

Concentración 250 – 350 g/L

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H2S04

1 ml

Las condiciones de operación son: Densidad de Corriente catódica: Tensión de Baño (voltaje) Temperatura Tiempo Densidad de solución Ánodos Material de la Celda

5 – 25 A/dm2 8 – 15v. 18 – 42ºC 1 min 18 – 32 Be (Baumé) Plomo 5 – 7% Estaño PVC

13.2.2.9 Plateado Este baño tiene mucha aplicación decorativa, para objetos de exhibición de joyería, también tiene aplicación en el uso industrial y electrónico; en el campo industrial como recubrimiento antifricción en contactos eléctricos. Según sus aplicaciones debe hacerse primero un preplateado, luego el plateado final, el recubrimiento de corriente es aprovechable al 100%. PRE - PLATEADO (sobre Fe, Ni)

40 – 60 g/l 70 g/l

Cianuro de Plata AgCN Cianuro de Potasio KCN Las condiciones de operación son: Temperatura: Ánodos: Densidad de corriente Tiempo:

Ambiente Acero Inoxidable 0,8 – 1,5 A/dm2 20 – 25 seg.

PLATEADO

40 – 60 g/l 5 – 15 g/l 10 – 80 g/l 30 g/l 3g/l

Cianuro de Plata AgCN Cianuro de Potasio KCN Carbonato de Potasio K2C03 Base Altix (abrillantador) Brillo Altix Las condiciones de operación son: Densidad de Corriente: Temperatura: Ánodos:

0,2 – 2 A/dm2 Ambiente (18 – 40ºC) Plata pura

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13.2.2.10 Zincado Es uno de los recubrimientos electrolíticos de poco costo en comparación a los otros, por su buena acción anticorrosiva contra la acción del aire y la humedad, por lo que se emplea hoy en día para proteger el hierro y sus aleaciones. Con una adecuada preparación de la superficie bien pulidas se obtiene recubrimientos de buen aspecto y de alto brillo. Para algunas aplicaciones se puede obtener recubrimientos decorativos dorados de buen brillo y protección anticorrosiva, que pueden ser utilizados en artefactos electrodomésticos, cubiertas de lustradoras, pernos, tuercas, etc. Reactivos Químicos

Concentración

Sulfato de sodio Sulfato de Zinc Cloruro de amonio

60 – 80 g/L 400 – 420 g/L 15 – 20 g/L

Las condiciones de operación son: 2 – 3 A/dm2 20 – 30ºC 3 Zinc electrolítico 3 – 5 min

Densidad de Corriente: Temperatura: pH: Electrodo: Tiempo: 13.2.2.11 Cadmiado

Los recubrimientos de Cadmio se obtienen casi exclusivamente por electrólisis. La diferencia de potencial entre el cadmio y el fierro no es tan grande como entre el zinc y el fierro, de aquí que la protección catódica del acero que le proporciona la sobrecapa de cadmio disminuya con mayor rapidez en función del tamaño de los defectos del recubrimiento. El Cadmio es más caro que el zinc pero mantiene durante más tiempo el aspecto metálico brillante y en consecuencia se emplea a menudo para los equipos electrónicos. Además es más resistente al ataque por los condensadores atmosféricos y a la niebla salina. Por otra parte, sin embargo, los recubrimientos de cadmio expuestos a la atmósfera, no son tan resistentes como los recubrimientos de zinc de igual espesor.

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13.2.2.12 Estañado Cada año se producen millones de toneladas de hojalata de las que la mayor parte se emplean para fabricar billones de envases para alimentos. Puesto que el estañado electrolítico es más uniforme que el obtenido por inmersión en caliente y se pueden obtener recubrimientos más delgados, la mayor parte de la chapa ahora disponible es de la llamada hojalata electrolítica. La naturaleza no tóxica de las sales de estaño hace a la hojalata ideal para envases de bebidas y alimentos. El espesor de los recubrimientos de estaño se expresa en libras por caja base, 1 libra/caja base es igual a un recubrimiento de 0,0015 mm de espesor. La capa de estaño por inmersión en caliente oscila de 1 a 2,5 libra/caja base. El espesor habitual de los recubrimientos electrolíticos para envases de alimentos es de 1/2 libra/caja base, aunque para envasar alimentos corrosivos se suele llegar a un espesor de 1 libra/caja base o más. Los recubrimientos de estaño tan delgados son muy porosos, por lo cual es esencial que el estaño actúe como recubrimiento de sacrificio con objeto de evitar la perforación por picaduras de la delgada chapa de acero sobre la que se aplica el estaño. Este es el caso general. 13.2.2.13 Aluminizado Los recubrimientos de aluminio sobre acero se efectúan en su favor parte por inmersión en caliente o por Metalización. Los baños de Aluminio en fusión contienen casi siempre Silicio disuelto con objeto de retardar la formación de una capa de aleación frágil. Los recubrimientos obtenidos por metalización se sellan por lo general con lacas orgánicas o pinturas, ya que de otro modo con el transcurso del tiempo puede aparecer herrumbre en la superficie. El espesor usual del recubrimiento obtenido por metalización suele ser de 0,08 a 0,2mm. También se producen capas cementadas (calorización), por rotación de las piezas en un tambor, giratorio en una mezcla de polvo de aluminio, Al203 y una pequeña cantidad de CINH4 como fundente en atmósfera de H2 a 10000C. Se forma una superficie de aleación Al-Fe que proporciona una resistencia buena a la oxidación a altas temperaturas en atmósfera de aire (hasta 850-9500C) así como resistencia a atmósferas que contienen compuestos de azufre tales como las que se encuentran en las operaciones de refinado de petróleo. Los recubrimientos de aluminio obtenidos por cementación no son adecuados, por lo general, para resistir medios acuosos.

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Diagrama 13.1 Diagrama de Bloques de Recubrimientos Metálicos

13.3 RECUBRIMIENTOS NO METALICOS Los recubrimientos no metálicos, son aquellos que básicamente están constituidos por materiales inorgánicos no metálicos como esmaltes vítreos, esmaltes de porcelana, recubrimientos de cemento portland, etc., y materiales orgánicos como pinturas, barnices, lacas, etc.

13.3.1 Esmaltes Vítreos Los esmaltes vítreos, revestimientos de vidrio y esmaltes de porcelana, son todos en esencia recubrimientos de vidrio de un coeficiente de expansión adecuado, fundidos sobre los metales. El vidrio en forma de polvo (fritura), se aplica a la superficie metálica decapada o preparada por otro medio, después se calienta en un horno a una temperatura que reblandezca el vidrio y permita su unión al metal. Se pueden aplicar varias capas. Los recubrimientos de esmalte vítreo se aplican principalmente sobre acero, pero también es posible aplicar algunos recubrimientos sobre cobre bronce y aluminio. Además de la utilidad decorativa, los esmaltes vítreos poseen una protección eficaz para los metales base contra la corrosión de muchos medios agresivos. Los vidrios, que en esencia se componen de borosilicatos alcalinos, pueden formularse para resistir ácidos fuertes y álcalis suaves o ambos.

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Su elevada calidad protectora se debe a su virtual impenetrabilidad al agua y al oxígeno aun durante tiempos de exposición relativamente largos, y por su estabilidad y duración a temperaturas ambiente y superiores. El principal inconveniente de los recubrimientos de vidrio lo constituye su susceptibilidad al deterioro mecánico y agrietamiento por choque térmico. Si ocurren daños, se pueden reparar algunas veces taponando los huecos con lámina de tántalo o de oro. Los aceros esmaltados pueden durar expuestos a la atmósfera muchos años (cajas exteriores de bombas de gasolina, carteles de publicidad, paneles decorativos de edificios, etc.). Los fallos se originan con el tiempo por formación de una red de grietas que se desarrollan en el recubrimiento de esmalte (cuarteado), a través de las cuales aparece la herrumbre.

13.3.2 Recubrimientos de Cemento Portland Los recubrimientos de cemento Portland tienen las ventajas de un bajo costo, con coeficiente de expansión (1,0x10-5/ºC), aproximado al del acero (1,2x103/ºC), y facilidad de aplicación y reparación. Los recubrimientos se pueden aplicar por colada centrífuga (como se hace para el Interior de tuberías), por aplicación con paleta o llana y por aspersión. La gama de espesores oscila en general entre 0,5 y 2,5 cm, y es habitual reforzar los recubrimientos más delgados con una armadura en forma de malla de alambre. Los recubrimientos de cemento Portland se usan para proteger las tuberías de hierro colado o de acero para agua por el lado del agua o del suelo o ambos, con excelentes resultados. Las desventajas de los recubrimientos de cemento Portland estriban en su sensibilidad a los daños originados por choques mecánicos o térmicos. El cemento Portland puede resultar atacado por aguas ricas en sulfatos, pero ahora se dispone de cementos compuestos que tienen una mejor resistencia a tales aguas.

13.3.3 Pintura Las pinturas son una mezcla de partículas insolubles, que forman el pigmento, suspendidas en un vehículo orgánico. Los pigmentos son por lo general óxidos metálicos, por ejemplo TiO2, Pb3O4, Fe2O3, u otros compuestos tales como CrO4Zn, CO3Pb, SO4Ba, arcillas, etc. Los vehículos suelen ser un aceite natural, resinas sintéticas, de los cuales se pueden citar como ejemplo el aceite de linaza y el de tung. Los barnices se componen por lo general de una mezcla de aceite secante, resinas

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disueltas y un diluyente volátil. Las lacas se componen de resinas disueltas en un disolvente volátil y a veces también contienen pigmentos. Las resinas sintéticas comprenden fórmulas a base de fenolformaldehídos que resisten en agua hirviente y aun temperaturas algo superiores y que se emplean en la industria química en forma de capas múltiples estufadas, resistentes a diversos medios corrosivos. Las resinas de siliconas también se utilizan para temperaturas elevadas similares. Las resinas vinílicas presentan buena resistencia a la penetración del agua y su resistencia a los álcalis las hace útiles para pintar estructuras que vayan a ser protegidas catódicamente. Las resinas epoxy también son resistentes a los álcalis y muchos otros medios químicos y tienen la propiedad característica de adherirse bien a las superficies metálicas, lo que se supone se deriva de los muchos grupos polares disponibles en una molécula. Estas resinas son las bases de mezclas plásticas que, por adición de catalizadores adecuados, solidifican en el lugar de aplicación en un tiempo corto, lo cual las hace útiles para, por ejemplo, taponar fugas en las tuberías. En general, las pinturas no son útiles para proteger estructuras enterradas, entre otras razones, porque es difícil evitar el daño mecánico que por el contacto del suelo sufren los recubrimientos delgados, habiendo demostrado los ensayos realizados que, en esta aplicación, su vida es relativamente corta. Las pinturas normales al aceite de linaza - tung, no son duraderas para estructuras metálicas sumergidas en agua, excepto para períodos cortos del orden de un año o menos. En agua caliente la vida es todavía mas corta. La mayor parte de las pinturas se comportan mejor para proteger a los metales contra la corrosión atmosférica y ésta es su función principal. 13.3.3.1 Composición Química de la Pintura La composición de la pintura moderna cuentan con diversas categorías de compuestos químicos. El aglutinante forma el recubrimiento fino adherente; el pigmento, dispersado en el medio fluido, da a la película terminada su color y su poder cubriente; por último, el disolvente o diluyente se evapora con rapidez una vez extendida la pintura.

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A. Aglutinantes El aglutinante puede ser aceite no saturado o secante que es éster formado por la reacción de un ácido carboxílico de cadena larga (como el ácido linoleico) con un alcohol viscoso, como la glicerina. El aglutinante puede ser también un polímero. Un material de relleno, que contiene componentes en polvo como el caolín o el sulfato de bario, mejora la resistencia de la película seca de pintura. La estructura molecular de un aceite secante convencional, como el aceite de lino, es la siguiente: CH2-O-CO-C7H14-CH=CH-CH2-CH=CH-C5H11| CH-O-CO-C7H14-CH=CH-CH2-CH=CH-C5H11| CH2-O-CO-C7H14-CH=CH-CH2-CH=CH-C5H11Procedente de

Procedente del ácido linoico

la glicerina

Al exponer esta sustancia al aire, el oxigeno ataca los extremos no saturados de la cadena de hidrocarburos en los enlaces dobles, -CH=CH-. Como consecuencia de ello se forma un óxido o éter, y los enlaces cruzados entre las moléculas forman una macromolécula Insoluble. El aceite secante es, por lo tanto un monómero cuando está en la lata y se convierte en un polímero después de aplicarse a una superficie expuesta al aire. Si el aglutinante es un polímero sintético, se dispersa utilizando un disolvente adecuado, de modo que cuando se evapora el disolvente las macromoléculas individuales entran en contacto y se entrelazan. B. Pigmentos Un pigmento para pintura es un polvo fino que o bien refleja toda la luz para producir un efecto blanco, o bien absorbe ciertas longitudes de onda de la luz para producir un efecto coloreado. Los pigmentos blancos más corrientes son óxidos Inorgánicos, como el dióxido de titanio (TiO2), el óxido de antimonio (Sb2O3) y el óxido de cinc (ZnO).

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Se usan también otros compuestos inorgánicos blancos e insolubles, como el sulfuro de zinc (ZnS) el albayalde (hidroxicarbonato, hidroxisulfato, hidroxífosfito o hidroxisilicato de plomo) y el sulfato de bario (BaSO4). Los siguientes óxidos inorgánicos son pigmentos habituales para colores: el óxido de hierro (III), Fe2O3 (amarillo, rojo o color tierra), el óxido de cromo (III), Cr2O3 (verde), y el óxido de plomo (IV), Pb3O4 (rojo). Los cromatos de plomo, cinc, estroncio y níquel producen distintas gamas de amarillo y anaranjado. Se utiliza un conjunto de sólidos orgánicos para obtener otros colores. C. Disolventes El disolvente o el diluyente para pinturas de aceite secante es generalmente el aguarrás (una mezcla de hidrocarburos cíclicos) o una mezcla de hidrocarburos derivados del petróleo que se volatilizan adecuadamente. El disolvente para la mayoría de los aglutinantes orgánicos es un alcohol, una cetona o un éster. Diagrama 13.2 Diagrama de Bloques para la obtención de Pinturas

13.3.4 Barníces La palabra barnices comprende muchos y variados tipos de revestimientos que difieren esencialmente de los esmaltes en que no contienen pigmento y dan lugar a una capa transparente. Muchos consisten en materiales oleorresinas, obtenidos cociendo aceites secantes y resinas, y adicionando luego más aceites secantes y disolventes. El aceite secante más característico es el aceite de madera de china mientras que la resma es goma, éster o una resina sintética especial.

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Las principales resinas empleadas en barnices son: El Copal congo (resina natural), la colofonia y sus derivados. El primero es una resina fósil extraída de los suelos pantanosos del congo ex Belga. Resina similar de menor importancia son el copal Manila y el caure. Las resinas sintéticas idóneas son todas solubles en aceites incluyen resinas fenólicas y no modificadas, maleicas, alquídicas, de cumarona, de petróleo iterpénicas. Los barnices de secado rápido resultan de la combinación de resinas sintéticas con aceites de madera. Las resinas sintéticas aceleran el secado y mejoran la resistencia al agua y a los agentes químicos. La relación de resina a aceite varían con los diferentes tipos de barniz. Cuanto más elevado es el porcentaje de resina, tanto más quebradizo y secante resulta el barniz. 13.3.5 Esmaltes Son barnices pigmentados. Su constitución varia mucho según la aplicación final a que se destina y según el acabado. Muchos esmaltes son del tipo alquídicos, contienen resina de urea o melamina para conseguir mayor blancura o dureza. El empleo de aceites de madera en un esmalte a estufa origina arrugas durante el calentamiento, dando lugar al atractivo arrugado que se ve con frecuencia en piezas metálicas. La mayor parte de las cadenas de producción en las que se aplican esmaltes a estufa comprenden un túnel de secado cubierto interiormente de lámparas infrarrojas y reflectores, las piezas a pintar se montan en un sistema transportador que las lleva a la cabina de pintado en donde se pintan automáticamente y luego pasan por el túnel de secado a una velocidad predeterminada. 13.3.6 Lacas Gomorresina suministrada por diferentes árboles anacardiáceos de Asia (Rhus succedanea, Melanorhea laccifera, etc.). Pigmento que resulta de la fijación de una materia colorante orgánica (natural o artificial) a un soporte mineral y cuya disolución aplicada a una superficie, la deja cubierta, después de evaporado el solvente, de una capa más homogénea, lisa y dura que la que se obtiene con esmaltes y barnices. También se le denomina lacas a los barnices y esmaltes duros de aspecto parecido al de las lacas verdaderas, La laca zapon, es una disolución de nitrocelulosa en acetato de amilo y butilo, con la cual se da una mano a los objetos metálicos para proteger su superficie durante su almacenamiento y transporte.

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La laca se obtiene practicando incisiones en la corteza de los árboles de laca. El látex que afluye así del tronco es conservado al abrigo del aire y de la luz en recipientes cerrados herméticamente y se emplea virgen o también agregándole pigmentos. Para laquear la madera se le dan numerosas manos (hasta veinte y más) de laca en forma de capas muy tenues que han de secar en atmósfera cálida y húmeda. Cada capa es pulimentada, antes de aplicar la capa siguiente.

13.4 BIBLIOGRAFIA -

PARKER, DEAN, Tecnología de los recubrimientos de superficie, Editorial Bilbao, 1985. MONTESO, JOSE, Análisis y control de Baños en Galvanotecnia, Editorial Krause, H., 1961. MONTESO, JOSE, Acabado Químico y Galvanoplástico de los Metales, Editorial Silman, H., 1961. UHLIG, HERBERT H., Corrosión y control de corrosión, Editorial Urmo S.A.

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CAPITULO

14

TECNOLOGÍA DE CURTIEMBRES 14.1 INTRODUCCIÓN

En el Perú, la Industria de cueros ha sido una de las primeras en instalarse. Hoy en día existen mas de 200 curtiembres situadas en su mayoría en Lima, Trujillo y Arequipa. La producción de cuero crudo en el Perú, depende de la población de animales con pieles de valor comercial. Siendo constante con una ligera tendencia declinante. El animal es sacrificado por el beneficio de su carne, lo que hace que la piel sea un subproducto y este íntimamente ligado al consumo de carne. Por lo tanto si disminuye el consumo de carne baja la producción de cuero. En el caso de que ocurra un aumento de la demanda de carne, se recurriría a la importación de ganado en pie, por otro lado la importación de cueros crudos no afecta el volumen de producción de carne y por consiguiente al producto, únicamente se afecta el precio del crudo. Las exportaciones del sector pieles y cueros alcanzan aproximadamente las 5 a 6 millones de dólares por año (ver cuadro 14.1). Estos niveles de producción resultan ser mínimos si tenemos en cuenta a los Estados Unidos de Norteamérica cuya importación borda los mil millones de pares de calzado al año. Cuadro 14.1 Exportaciones FOB de Pieles y Cueros AÑO Millones de Dólares

1998 5,7

1999 6,2

P/ Preliminar Enero – Julio 2000 Fuente: Banco Central de Reserva del Perú

Las principales Empresas de Curtiembres del Perú son:        

Curtidos Peruanos S.A. Curtiduría El Porvenir Curtiduría Chimú Murgia Hnos. Curtiembre El Cortijo Curtiembre El Diamante Curtiembre La Colonial Curtiembre La Estrella Curtiembre La Pisqueña

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2000 P/ 3,7

    

Curtiembre La Unión Curtiembre Panamericana Curtiembre Trujillo Curtiembre Regional del Norte Curtiembre Vizcarra

La producción de la Industria de cueros entre 1998-1999 se estima en el cuadro 14.2. Cuadro 14.2 Producción de la Industria de Cueros 1998-1999 SUELA QUEBRANCHO 504 399 100

PERIODO 1998 1999 2000 P/

CARNAZA QUEBRANCHO 510 79 8

CUERO (MILES DE P2) 3 503 3 019 226

P/ Preliminar Fuente: Ministerio de Industria, Turismo e Integración y Negociaciones Comerciales Internacionales

14.2

MATERIA PRIMA E INSUMOS

14.2.1

Piel

En la Figura 14.1 se muestra la esquematización, de la estructura de la piel. Figura 14.1 Estructura de la Piel

CAPA CORNEA CAPA GRANULAR CAPA MUCOSA DE MALPIGHI FLOR DEL CUERO ZONA PAPILAR CAPA VETICULAR

EPIDERMIS

APROX. 1%

DERMIS

APROX. 84%

ENDODERMIS

APROX. 15%

COMPOSICION QUIMICA: CARBONO: 50% OXIGENO: 25% HIDROGENO: 7% NITROGENO: 17,8% MINERALES: 0,2%

14.2.2

Propiedades de la Piel

14.2.2.1 Hinchamiento Es la propiedad más importante para el curtidor. Existen 2 clases de hinchamiento: el físico que es por absorción de agua o productos salinos y el químico llamado hinchamiento molecular, en donde el agua se combina con colágeno aumentando el

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peso pero con la sustitución química constante. Este último hinchamiento es el más usado. Las propiedades que tienen las pieles para hincharse por efecto de un medio ácido son utilizadas para la preparación de pieles para el curtido. A fin de aumentar su poder de absorción para los taninos. Es un fenómeno de naturaleza bioquímico, ocasionada por microorganismo, los que sufren una descomposición que empieza por la fermentación, desprendiendo gases orgánicos como azufre, nitrógeno, hidrógeno, fósforo, amoníaco, dióxido de carbono formando aminas, dioxinas y ácidos orgánicos. 14.2.2.2 Putrefacción El curtido es un proceso por el cual las pieles de los animales son convertidas en cueros. La piel se divide en tres capas: carne, dermis o corión y epidermis. La epidermis y el corión constituyen la porción aprovechable para la manufactura del cuero a partir de las pieles. Estas dos capas consisten, fundamentalmente, de la proteína colágeno, una vez que se han removido las proteínas indeseables. El cuero es el resultado de la reacción de las fibras de colágeno con el tanino, aluminio, cromo, u otros agentes de curtido. Los desechos en la industria del curtido y acabado de cueros son generados en el proceso de manufactura utilizado para convertir los varios tipos de pieles en cuero curtido y acabado; desde el punto de vista de carga de desechos, este tipo de industria se puede desglosar en los siguientes procesos generales: preparación, curtido, recurtido, teñido, aprestado con aceites y acabado.

14.2.3 

Insumos

Insumos para el Remojo -

Hidróxido de Sodio Bórax Carbonato de Sodio Hidróxido de Amonio Sulfuro de Sodio



Insumos para el Pre-Curtido - Ácido Clorhídrico o Láctico - Cloruro de Sodio



Insumos para Curtido - Cromo - Alumbre

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Vegetales Insumos para el Teñido - Anilinas ácidas - Anilinas directas - Anilinas básicas -





Insumos para el Pintado - Pigmentos inorgánicos y orgánicos - Colorantes anilinas - Resinas ligantes - Plastificantes



Insumos para el Engrasado -

14.3

Grasas animales Grasas vegetales Grasas sintéticas Aceites sulfonados aceites sulfatados Aceites sulfitados Aceites dorados y sulfoclorados

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

La producción de cueros se realiza en tres etapas básicas 

Primera Etapa

Consiste en la eliminación de pelos, grasas, etc., restando una red, compleja de fibras protéicas. 

Segunda Etapa:

Se basa en la reacción de esta red proteica con las sustancias curtientes agregadas con la finalidad de producir una estructura fibrosa estabilizada 

Tercera Etapa:

Es la destinada a impartir a de cuerpo, calor, suavidad y una terminación adecuada las fibras curtidas determinadas características lubricación produciendo a la superficie fibrosa

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Diagrama 14.1 Proceso de Producción del Cuero

14.3.1

Reblandecimiento o Remojo

Esta operación tiene por objeto hacer que la piel conservada adquiera la blandura y elasticidad de una piel fresca, mediante reabsorción del agua eliminada durante la conservación, al mismo tiempo se eliminan las sustancias extrañas (tierra, sal, sustancias proteicas, sangre). El remojo influye notablemente en la calidad del cuero; una piel mal remojada implica que en los procesos posteriores, las zonas no hidratadas no reciban los químicos necesarios dado que el agua es el vehículo de transporte.

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La duración de esta operación depende del grado de humedad que tenga la piel, en el caso de las pieles de camal exigen mas bien un lavado. Para acelerar el reblandecimiento se agregan generalmente productos auxiliares. Este efecto se logra también en casos especiales con cantidades mínimas de sulfuro de sodio, carbonato de sodio, bajo nivel de pH en aproximadamente 10. El remojo se realiza en batanes con una agitación lenta de 2 a 4 rpm, clasificándolos en:   

Remojo corto de 4 a 6 horas, con baños de 24 a 28°C. Remojo durante la noche, con baños de 20 a 24°C. Remojo de 20 - 24 hasta 48 horas, con baños de 20°C.

Son comunes los cambios de baños para disminuir la concentración de la sal, que al final del remojo debe ser de 5°Be aproximadamente. Los batanes que se usan vienen acondicionados con temporizadores programados para rodar y parar cada determinado periodo, de manera que la piel no se maltrate por excesivo trabajo mecánico.

14.3.2 Pelambre Es una operación que consiste en eliminar el pelo, lana y epidermis por diversos métodos. Se realiza por embadurnamiento (cuando se quiere conservar la lana) o por contacto directo en batanes con agitación lenta de 2 a 4 rpm. La acción principal de los productos químicos usados es soltar y destruir la epidermis y el pelo, al mismo tiempo que se produce un hinchamiento en la estructura fibrosa, resultando un aflojamiento de la piel, además de una saponificación parcial de la grasa natural. En el caso de realizar el pelambre por embadurnamiento, se aplica una pasta por el lado de la carne hasta la raíz, de manera que suelte el pelo. La pasta que se utiliza se prepara con sulfuro de sodio concentrado y cal, agregando pequeñas cantidades de humectante para conseguir un efecto parejo. La combinación de cal con sulfuro de sodio forma sulfidratos de calcio, que tienen un poder muy notable para el depilado y apelambrado de las pieles, dando un cuero muy resistente; la duración del curtido es mayor, pero se obtiene mejor rendimiento y mejores resultados.

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14.3.3 Lavado Una vez concluido el proceso de pelambre se escurre y se lava con tapa rodando aproximadamente 10 mm, se escurre y repitiendo la operación, se llena el batan nuevamente con agua y se tiran las pieles para descarnarías. El lavado se realiza con la finalidad de hacer posible el manipuleo sobre la máquina descarnadora.

14.3.4 Descarnado La piel llamada a esta altura tripa, se coloca la carne arriba entre los rodillos de la máquina descarnadora. Pisando el pedal se pone en movimiento el mecanismo de empuje de los cilindros transportadores que harán apretar el cuero con el cilindro de cuchillas que gira a gran velocidad, cUando sale la tripa de la máquina se pisa el pedal y los cuchillos vuelven a su posición inicial. Se repite la operación por el lado de la tripa que falta descarnar.

14.3.5

Dividido

Después del descamado la piel se coloca sobre una mesa con la flor hacia arriba, se recorta las piltrafas de los flancos y luego se divide simétricamente a lo largo del lomo, obteniéndose dos lados Estos lados se colocan en cajones con tara estandarizada para llevarlos a la balanza y luego a los batanes de desencale.

14.3.6

Desencalado

Tiene por finalidad eliminar la cal absorbida por la tripa durante el apelambrado y encalado. Se controla observando la textura de la piel, la que debe ser igual a la de una recién desollada. También se controla al corte con solución de fenolftaleína la que debe dar reacción incolora; es la más efectiva. En el desencalado se utilizan sustancias que tienen efecto contrario a los del pelambre, mientras que los últimos hinchan a la tripa, los desencalantes la deshinchan, mostrando una piel caída. Este efecto debe ser controlado para evitar el soplado de la piel. Los desencalantes son en su mayoría ácidos orgánicos y sus respectivas sales amoniacales o también productos compuestos con efectos especiales.

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El desencalado se realiza en batanes de menor capacidad que los desapelambrado y se opta de 8 a 12 rpm.

14.3.7

Prendido y Purga

Tiene por finalidad obtener una flor lisa, fina, elástica y limpia. Para lograr esto se utiliza rindentes que vienen a ser enzimas (proteasas) que actúan sobre las sustancias proteicas. El efecto de la purga tiene que ser controlado para evitar una degradación total de la estructura fibrosa de la piel, la prueba más efectiva es la de la huella, la que consiste en tomar la piel y aprisionar entre los dedos pulgar e índice observando la huella de estos que desaparecen en algunos segundos. La purga sigue al desencalado en el mismo baño y cuando se da por terminado se escurre y lava con abundante agua hasta que el baño entre de un color rosa apenas perceptible con la solución de fenolftaleína.

14.3.8

Desengrasado

La piel en tripa contiene una parte de grasa natural según la raza, procedencia y tipo de alimentación, estudios sobre la materia nos muestran que: el ganado vacuno contiene de 2 a 5% de grasa natural, el ganado caprino de 2 a 10% y el ganado ovino de 5 a 30%. En el proceso de tratamiento con cal, se emulsiona parte de la grasa y por adición de productos humectantes y desengrasantes el efecto es mejorado. Los vacunos generalmente no necesitan de este tratamiento en cambio los caprinos y ovinos requieren un tratamiento especial en tripa, durante el pickleado o durante el cromado; de no realizarse el desengrasado el proceso de curtido se retardaría, trayendo como consecuencia el maltrato de la piel por el excesivo trabajo

14.3.9

Pre-Curtido ("Pickle")

Se realiza para preparar las pieles para el curtido. La piel desencalada y purgada es tratada en un baño de sal y luego acidulada con la finalidad de que la reacción con la curtiembre no sea brusca y disminuya la astringencia por medio del aumento de los grupos amino y la descarga de los grupos acetato del colágeno.

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El baño de sal debe ser natural con una concentración de 6 a 8% para evitar el hinchamiento ácido de la tripa. La sal usada comúnmente en el Cloruro de Sodio por su bajo costo y en casos especiales el Sulfato de Sodio con una concentración de por lo menos 6 Be. El ácido sulfúrico y el fórmico pueden ser mezclados generalmente para este propósito. El fórmico es más efectivo; pero más caro. También se puede utilizar ácido clorhídrico o láctico con mucho cuidado, pues el clorhídrico es muy fuerte, en tanto que el láctico es demasiado débil. Tanto e ácido sulfúrico como el fórmico pueden ser mezclados en partes iguales para lograr un buen atravesado en pieles gruesas. El “Pickle" se realiza en el mismo batan de desencale y haciendo rodar las pieles en baño de sal por no menos de 20 minutos, antes de agregar al ácido diluido de en frío. El proceso se da por concluido cuando la piel presente en el corte un pH de 3,5 a 3,8 que se verifica por el color amarillo de la reacción con una solución Verde de Bromocresol. En el caso de curtición vegetal se recomienda un pH de 3,8 a 4,0 que se verifica con el color ligeramente verdoso del mismo indicador.

14.3.10 Curtido Con el curtido se logra la estabilización de la piel frente a los productos químicos, los curtientes actúan al nivel del colágeno produciendo la reticulación de sus cadenas protéicas. La curtición se realiza de acuerdo al tipo de cuero que se requiere, mediante una variedad de curtientes de diferente origen y con diferentes mecanismos. 14.3.10.1 Clasificación de Curtientes A. Curtientes Vegetales Existen diversas plantas que contienen cantidades apreciables de taninos, cuya bondad es transformar las pieles en cueros. Los taninos se encuentran localizados unas veces en las cortezas (pino, mimosa, quebracho, etc.), otras en hojas (zumaque, mangle, gambir), y otros en frutos (tara, sauce, eucalipto). B. Curtientes Sintéticos Llamados o conocidos como sintanes. Se clasifican en dos grupos:

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

Curtientes Fenólicos (Sintanes Aromáticos): Son productos que se utilizan como curtientes de sustitución y blanqueo.



Curtientes No Fenólicos: Son productos de curtición auxiliares con efectos de neutralización.

C. Curtientes Minerales Son de uso más común por su bajo costo, los principales son:  

Sal de Cromo.- Especialmente bajo la forma de Sulfatos. Curtientes de Aluminio y Zirconio.- Son más bien recurtientes para pieles curtidas previamente al cromo. El alumbre (Sulfato de Aluminio y Potasa) se usa para la curtición blanca y de peletería.

D. Curtientes Resínicos y Alifáticos Estos comprenden tres grupos:   

Grupo Resinas: Son productos de policondensación y polimerización de úrea, melanina y otros con formol, acrilatos empleados fundamentalmente en recurtición. Grupo Aldehído: Pertenecen a este grupo el formaldehído y el glutardialdehído. Grupo Grasa: Son derivados de parafinas y grasas sulfocloradas, sulfonatos de alcoholes de grasa, aceites de pescado.

E. Curtido al Cromo Es el tipo de curtición más importante, siendo sencillo y seguro, se realiza en relativo corto tiempo es fácil de regular y controlar. El curtido se realiza en batanes con agitación de 12 y 14 rpm; en tres fases: pickle, curtición y alcalinización. Los cueros curtidos al cromo tienen mayores cualidades que los curtidos con vegetales así la resistencia a la tracción es doble o mayor, tiene menor peso específico, resiste mejor al calor, frío, sol, agua. La piel curtida al cromo resiste la ebullición media hora, y al agua fría tiempo indefinido y los ácidos sin alterarse. Sin embargo la curtición al cromo no es recomendable para suelas, por ser resbaladiza y menos rígida, sujeta al alargamiento y deformacion. F. Curtición Vegetal Este tipo de curtición hoy en día resulta muy costoso, usándose sólo para la fabricación de suelas debido a las propiedades que les confiere, como son: rigidez, porosidad y resistencia a la deformación y alargamiento. En el caso del cuero se utilizan curtientes vegetales para la recurtición para mejorar sus propiedades.

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G. Curtición con Alumbre Hoy en día se utiliza para la curtición de cuero blanco de cabritilla y cordero y en peletería. Los cueros curtidos con alumbre son poco estables, si no están bien engrasados, lavando con agua se elimina la mayor parte de alumbre absorbido. La cualidad de este curtido es que presenta un cuero elástico. El exceso de sal disminuye la acción curtiente del alumbre. Prácticamente las soluciones con un pH de 3 a 4 y menores carecen de acción curtiente. Si se hierve el cuero con alumbre se eliminan completamente las sales de aluminio y la piel se transforma en una sustancia gelatinosa, por acción de los ácidos también se obtiene una transformación de la piel en tripa. Luego de finalizado el proceso de curtición, la piel es sometida a las operaciones de escurrido dividido y rebajado. La piel luego de ser descargada del batan de curtido reposa como mínimo 48 horas sobre parihuelas, luego del cual es escurrido eliminando el agua remanente hasta una humedad adecuada para el manipuleo, para no afectar la máquina de dividido. De ahí se obtiene el cuero propiamente dicho (crust) y la carnaza. Tanto el cuero como la carnaza son sometidos a Operaciones de recortado, donde se eliminan restos inservibles de los costados. El cuero así recortado es entonces rebajado para darle el calibre adecuado, en tanto que la carnaza vuelve a ser dividida y luego rebajada, quedando ambos listos para el proceso de recurtición.

14.3.11 Recurtido En los trabajos de recurtido, la temperatura, el pH y el nivel del baño influyen decisivamente. Si tenemos baños cortos los recurtientes penetran el interior de la piel sin sobresaturación de la flor, a temperaturas de 40 a 50°C se favorece la fijación de los recurtientes profundamente en el corte de la piel, a bajos pH los recurtientes aniónicos de fijan más frecuentemente y superficialmente. El recurtido se compone de una serie de procesos sucesivos que se diferencian claramente:    

Neutralización Recurtido Teñido Engrase

Se entiende por recurtido al aumento de tanino o de materia curtiente fijada con extractas especiales así como también el llenado de cuero son productos ordinarios.

14.3.12 Secado

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El secado se considera como una operación simple, evaporar el agua de la piel, para no influir sobre las características del cuero acabado. No obstante la realidad es otra, ya que durante el secado se produce contracción de la superficie, migraciones de diversos productos, formaciones de enlaces entre fibras y productos, etc., es decir existen modificaciones importantes. Dentro del secado se presentan las siguientes operaciones:    

Secado al vacío Túnel del secado continuo Reposo Acondicionado

14.3.13 Acabado 14.3.13.1 Teñido Tiene importancia para dar un buen acabado al cuero, sirviendo de fondo para la pintura. En el teñido se utilizan anilinas las cuales se clasifican en tres grupos: 

Anilinas Ácidas: Se fijan en la piel por medio de soluciones orgánicas ácidas, no se precipitan con el tanino y dan generalmente tintes más uniformes. Son recomendables para la curtición al cromo. Penetran la piel si esta es perfectamente neutra, de otro modo se fijan en la superficie. El defecto que tienen estas anilinas es que hacen resaltar los defectos de la flor, por tanto aquellas pieles con flor defectuosa se tiñen de negro y se graban o se lijan.



Anilinas Directas: No requieren de mordiente. No penetran en el interior del cuelo. Requieren de una previa desacidificación. Si se tiñe en baño neutro, no necesitan aceleración con ácidos.



Anilinas Básicas: Para este tipo de anilinas los curtientes actúan como mordientes y tiñen el cuero rápidamente. Empleados en exceso sirven para obtener un cuero bronceado Estas anilinas son especiales para el curtido vegetal y debe teñirse a temperaturas que no excedan los 400°C.

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14.3.13.2 Engrase El engrase es un proceso de importancia en el refino del cuero. El cuero seco sin grasa es rígido, de color desigual, poco plegable y de flor frágil. Estos defectos físicos se deben a que las fibras están rígidas, en cambio el engrase confiere elasticidad y resistencia a la rotura. El cuero sin engrasar es permeable, en tanto que el engrasado es más o menos impermeable, según la calidad y cantidad de los engrases empleados. El cuero de curtido mineral absorbe más grasa que el de curtido vegetal. La clasificación de las grasas se pueden hacer por el efecto que se obtiene, por su origen, por el tratamiento que reciben para su uso. 

Por el efecto que se obtiene. -



Por su origen. -



Engrases que dan morbidez o impermeabilidad. Engrases que proporcionan morbidez; pero dejan permeabilidad. Engrases de relleno que dan rigidez e impermeabilidad.

Grasas animales. Grasas vegetales. Grasas sintéticas.

Por el tratamiento que reciben para su uso. -

Aceites sulfonados Aceites sulfatados Aceites sulfitados. Aceites dorados y sulfoclorados.

14.3.13.3 Seleccionado Los cueros se seleccionan por la flor que presentan, así los cueros plena flor continúan con operaciones sucesivas, en tanto que los cueros con flor defectuosa son lijados o gravados. 14.3.13.4 Lijado Es una alternativa para recuperar los cueros con flor defectuosa. Los cueros se pasa por una máquina con rodillo provisto de una lija muy fina, la que elimina la flor, el cuero se limpia y se impregna. Los cueros lijados se utilizan para gamuzas, guantes y charol. 14.3.13.5 Impregnación

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Esta operación se realiza sólo para el cuero lijado. Tiene por finalidad reestablecer la impregnabilidad, abrillantar y proteger al cuero. Se usan productos con propiedades penetrantes igualantes y rellenantes. 14.3.13.6 Pintado Es la operación más interesante y de mayor cuidado, porque define la calidad del cuero. Las pinturas son preparadas a base de pigmentos y siguiendo una formulación adecuada para cada color. Deben ser homogenizadas y filtradas para su aplicación. Las aplicaciones pueden ser: -

Con felpa a mano o cinta de máquina. Con pistola rotativa. Con pistola a mano o máquina con pistola rotativa con cinta.

El cuero normalmente entra a la operación de pintado con un 14% de humedad y el agua que sirve como diluyente de los productos de acabado deben ser eliminados después de cada aplicación por medio de un secado adecuado, de lo contrario se presentan los siguientes inconvenientes flor subida, poca solidez y fijación, pérdida de la superficie de encogimiento. Con el acabado se proporciona al producto protección contra daños mecánicos por frote, golpe, humedad, agua, suciedad. Se distinguen dos tipos de acabado: 1. Según el tipo de acabado del cuero; anilina, semianilina, etc. 2. Según la técnica de acabado; con caseína y productos especiales de nitrocelulosa.    

Acabado prensa. Acabado nitrocelulósico. Acabados combinados. Acabados especiales

Entre los principales productos que se utilizan para lograr los efectos anteriormente citados, tenemos:     

Pigmentos inorgánicos y orgánicos. Colorantes anilinas. Resinas ligantes. Plastificantes. Acabados nitrocelulósicos.

Página 195

14.3.13.7 Planchado Una vez pintado y seco el cuero, este es planchado con matriz lisa a 75 - 800C y 100 bar; se deja enfriar y se pasa pistola con brillo, cuando está seco se vuelve a planchar a 80 – 85°C y presión según necesidad con matriz lisa o gravada según lo requerido. 14.3.13.8 Medición El cuero pasa a través de una máquina, llamada piezadora, la que transmite la medida a la esfera de lectura a través de unos discos que ruedan sobre la superficie del cuero y que se comunican con una serie de engranajes accionando las levas que transmiten la medida. La lectura viene expresada en pies.

14.4

BIBLIOGRAFIA



ARCOS QUIMICA PERUANA S.A.; Catálogos sobre Curtición.

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CANSER, AUGUSTO; Manual del Curtidor Editorial Gustavo Gili, SA. Año 1978.

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CUSTAVSON K.H.; The Chemistry of Tanning Processes Editorial Publisher New York. Año 1986.

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INEI; Compendio de Estadísticas Económicas y Financieras: 1998-1999.

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PERÚ REPORTY; Perú The top 5000 Comopanics Editorial printer Colombia S.A. 1996.



Seminario Nacional de Proceso - Químicos Industriales" Trujillo 1999.

Página 196

CAPITULO

INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

15.1

15

INTRODUCCIÓN

El petróleo, producto de los cambios naturales orgánicos a través de miles de años, se ha acumulado debajo de la superficie terrestre de la tierra en cantidades increíbles y ha sido descubierto y utilizado para satisfacer nuestras necesidades de combustible. Por ser una mezcla de miles de sustancias orgánicas, ha probado su adaptabilidad a sus diferentes medios. En el Perú las principales empresas exportadoras son la refinería de la Pampilla (RELAPSA), Petróleos del Perú S.A. y Perupetro S.A.

15.1.1 Principales Refinerías en el País. 15.1.1.1 Refinería "La Pampilla" Es la mayor del país, con una capacidad de procesamiento de 107 000 barriles diarios. Instaladas en el año 1967, consta de dos unidades de destilación Primaria, una de 70000 barriles diarios de capacidad y la otra de 37 000; una unidad de destilación al vacío de once mil barriles diarios, la Unidad de Reformación catalítica de 2 000 barriles diarios y una unidad de craqueo catalítico Fluido de 7000 barriles diarios; también cuenta con unidades de tratamiento Mérox para gasolina y turbo- combustible. Produce gasolina de alto octanaje; de 95 octanos y de 84 octanos, así como gas licuado de petróleo (para cocinas) y combustibles para aviones a chorro. Tiene una capacidad de almacenamiento de 3 951 000 barriles, de los cuales 1 845 000 son de crudo. La capacidad inicial de esta refinería fue de 20 000 barriles diarios. 15.1.1.2 Refinería de Talara La Refinería de Talara es la mas antigua del Perú. En la actualidad consta de una Unidad de Destilación Primaria de 67 000 barriles diarios de capacidad y una Unidad de Craqueo Catalítico de 17 000 barriles diarios que opera desde el año 1965.

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Esta refinería produce la mayor parte de los productos especiales derivados del petróleo: solventes, lubricantes, asfaltos, grasas, ácidos nafténicos; etc. Cuenta además con una planta para la producción de aceites bases lubricantes, cuya capacidad es de 1 200 barriles diarios. También dispone de instalaciones para la manufactura de grasas, en las cuales se está usando tecnologías muy avanzadas como, por ejemplo, en la fabricación de grasas múltiples con base de Litio. La capacidad de almacenamiento de esta refinería es de 2 549 000 barriles, de los cuales 250 000 son de crudo, lo cual permite abastecer los buques -tanques cargueros que diariamente distribuyen los combustibles en el país. 15.1.1.3 Nueva Refinería de la Selva (Pluspetrol Perú Corporation) Fue puesta en operaciones a mediados de 1982, en la ciudad de Iquitos. Tiene una capacidad de procesamiento de 10 500 barriles diarios y cubre los requerimientos de combustibles de los pueblos de nuestra Amazonía. Con su aporte, se ha elevado la capacidad de refinación del país de 178 700 barriles diarios a 188 100 barriles. 15.1.1.4 Refinería "Conchán" Esta refinería inicio sus operaciones en Marzo de 1973. Dispone de una Unidad de Destilación primaria de 9 500 barriles diarios de capacidad y de un alambique para la producción de bases asfálticas con una capacidad de 4 000 barriles diarios. La Refinería Conchán abastece la creciente demanda de asfaltos en la zona de Lima y del Centro del Perú. Su capacidad de almacenamiento es de 800 000 barriles, correspondiéndole 460 000 a crudo. 15.1.1.5 Refinería "Pucallpa" Esta Refinería comenzó sus operaciones en octubre de 1973. Consta de una Unidad de Destilación Primaria de 2 100 barriles diarios de capacidad. Durante el año 1974 incremento el volumen de crudo procesado de 500 barriles a 2600, debido a la inclusión del crudo Loreto y del Oriente, en adición al crudo de agua Caliente, que era el que procesaba usualmente. La Refinería Pucallpa tiene una capacidad de almacenamiento de 95 000 barriles, de los cuales 80 000 son de crudo. Sus características permiten considerarla como fuente de abastecimiento importante para el gran desarrollo potencial estimado en dichas zonas de la Selva.

15.1.2 Producción de Petróleo y Derivados A continuación se muestran los datos de producción en los cuadros 15.1, 15.2 y 15.3.

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Cuadro 15.1 Principales Refinerías del País Nº

EMPRESA

1 2 3 4 5 6

Ref. Iquitos Maple Gas Ref. La Pampilla Ref. Talara Ref. Conchan Ref. El Milagro

UBICACION Loreto Ucayali Lima Piura Lima Amazonas

CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO (mbpd) 10,5 3,3 131,9 62,0 6,0 1,7

Fuente: Elaboración propia

Cuadro 15.2 Producción de Principales Productos Derivados (Periodo 95 - 99) PRODUCTO 1995 1996 1997 1998 1999 Petróleo Diesel #2 12 430,1 12 541,1 15 091,8 15 040,1 13 621,7 Residual 500 9 719,3 11 226,0 12 927,7 14 458,8 11 367,6 Gasolina Motor 84 6 408,7 6 338,3 6 136,3 5 985,0 4 994,3 Petróleo Industrial #6 7 899,2 6 826,1 5 886,8 6 136,8 6 033,7 Kerosene 5 163,0 5 036,9 5 200,1 5 103,3 4 910,0 Turbo Combustible A-1 3 249,6 3 390,1 2 862,2 3 415,5 3 082,0 Gas propano (GLP) 1 923,5 1 973,6 2 328,8 2 292,4 2 357,3 Gasolina Motor 90 1 192,0 1 947,7 2 169,8 2 636,6 2 843,3 Asfalto sólido 892,6 430,1 835,2 736,4 613,5 Nafta Liviana 202,2 425,2 708,6 193,6 1 064,2 Gasolina motor 97 490,6 566,6 707,6 874,1 900,1 Gasolina motor 95 588,1 621,8 627,1 638,3 711,4 Aceites Lubricantes 51,7 239,7 566,6 Gas combustible 407,6 445,7 513,6 494,9 489,0 Gasolina craqueada 1 438,8 986,7 494,6 -998,3 Asfalto Líquido 664,6 331,1 370,8 293,6 489,0 Gasolina Primaria 207,5 474,4 345,7 276,6 998,3 Solventes 143,5 155,9 184,7 156,8 289,4 Petróleo Industrial #5 313,3 282,9 144,8 43,9 617,5 Material de corte 369,0 244,6 113,6 18,6 213,6 Gasoil 93,2 36,2 Crudo reducido 499,0 14,0 652,9 83,8 Aceite clarificado 7,6 2,0 11,9 2,1 Ácido Nafténico 2,7 1,6 1,1 1,1 472,2 Ronax 0,4 0,9 0,5 Gasolina Exportación Petróleo Parc. Refinado 120,7 27,4 Grasas Lubricantes 12,8 3,5 Fuente: Ministerio de Energía y Minas - Dirección general de Hidrocarburos.

Cuadro 15.3 Producción de Petróleo Crudo Por Zona Geográfica 1998- 2000 (Miles de Barriles). AÑO Y MES 1998 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre Octubre

TOTAL 42 191 3 581 3 308 3 376 3 396 3 532 3 458 3 652 3 697 3 549 3 708

ZONA GEOGRAFICA COSTA ZOCALO 7 726 5 751 643 494 536 498 399 485 669 491 643 498 668 462 701 506 722 474 690 460 697 467

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ORIENTE 28 715 2 445 2 274 2 391 2 236 2 391 2 329 2 446 2500 2398 2543

PROMEDIO DIARIO 116,0 115,5 118,1 108,9 113,2 113,9 115,3 117,8 119,3 118,3 119,6

Noviembre Diciembre 1999 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 2000 P/ Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio

3 438 3 496 38 663 3 441 3 076 3 360 3 228 3 224 3 258 3 329 3 226 3 117 3 202 3 101 3 101

670 689 7 538 683 604 654 635 646 621 641 631 593 612 601 317

445 470 5 147 458 411 450 444 444 410 433 417 402 433 427 417

2323 2337 25 979 2 299 2 061 2 255 2 150 2 134 2 227 2 255 2 178 2 121 2 157 2 073 2 067

114,6 112,8 106,0 111,0 109,9 108,4 107,6 104,0 108,6 107,4 104,1 103,9 103,3 103,4 100,0

3 065 2 857 3 066 2 928 3 121 3 069 3 134

609 562 596 573 592 586 604

427 386 418 394 416 399 405

2 028 1 910 2 051 1 961 2 113 2 084 2 125

98,8 98,5 98,9 97,6 94,5 102,3 101,1

Fuente: PERUPETRO- Area de Desarrollo y Producción

15.2

EXPLORACION

Antes, la perforación en busca de petróleo era un asunto azaroso y solamente uno de cada 100 pozos se encontraba petróleo. A este tipo de pozo se le llama pozo de exploración. La labor geofísica y sísmica se ha vuelto altamente refinada, y cuando se combina con computadoras de alta velocidad para evaluar la gran cantidad de información que se emplea en la localización de sitios, la oportunidad de tener buen éxito en la perforación ha aumentado enormemente. Los geólogos y geofísicos estudian la localización de petróleo y utilizan instrumentos científicos para orientar sus recomendaciones y así, en 1962, uno de cada 9 pozos perforados producía gas o petróleo, o ambos. Los geólogos reconocieron ya desde hace tiempo que el petróleo se ha acumulado y forma yacimiento que quedan atrapados en la parte alta de los pliegues anticlinales de rocas sedimentarias. Los registros geofísicos sismográficos pueden determinar la presencia de domos y depósitos a una profundidad considerable debajo de la superficie de la tierra. La parte alta del arco de un anticlinal o domo se encuentra comprimida y tiene mayor densidad que las rocas circunvecinas. El petróleo y la sal también tienen menor densidad que las rocas circundantes.

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15.2.1 Métodos de Explotación Petrolera. Las reservas petrolíferas se encuentran bajo la superficie terrestre a cientos o miles de metros de profundidad y el único método seguro para ubicarlas, son los sondajes exploratorios. Sin embargo, antes se preocupa encontrar el área mas propicia empleando los siguientes métodos: 15.2.1.1 Exploración Geológica Ella tiene por objeto detectar las áreas mas propicias para realizar, posteriormente reconocimientos mas profundos. El geólogo, observa y examina las capas de la corteza terrestre que se ven en la superficie, los tipos de rocas que afloran y sus características de dureza, porosidad, contenido orgánico, edad y condiciones estructurales. 15.2.1.2 Exploración Geofísica. Se basa en las rocas que constituyen la corteza poseen diversas propiedades físicas como la elasticidad, que afecta la propagación de ondas sísmicas; el magnetismo, que se relaciona directamente con la composición de las rocas; y la densidad que origina variaciónes en el valor de la gravedad las cuales permiten calcular la constitución y profundidad de las rocas del subsuelo. 15.2.1.3 Exploración Sísmica Consiste en estudiar la estructura del subsuelo mediante la medición del tiempo de transito de las ondas acústicas generadas por una explosión en la superficie (sismo artificial). Para ello se colocan cargas explosivas en pozos poco profundos perforados especialmente. Luego se insertan n el suelo detectores(geófonos) conectados a un camión registrador con instrumentos. Con la explosión, las ondas se desplazan al interior de la tierra reflejándose en las capas que se encuentran a su paso y regresando luego a la superficie donde son captadas por los geófonos. Calculando de ida y vuelta de las ondas se llega a tener finalmente un perfil preciso del subsuelo con las profundidades de las diversas capas y en base a ello se dibuja, por último un perfil estructural. El uso de explosivos ha declinado actualmente, siendo sustituido por el método

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VIBROSEIS, que consiste en golpear el suelo mediante cañones de aire comprimido siendo un método mas preciso sensible y menos riesgos que las explosiones. En nuestro país se usa también el cordón detonante que se coloca en una zanja abierta con un arado y que a dado buenos resultados en áreas de terrenos difíciles. La sísmica marina es básicamente igual a la terrestre, barcos geofísicos arrastran a poca profundidad el aparato productor de explosiones y los hidrófobos (geofonos) que recibirán las ondas reflejadas. El reconocimiento marino es mas rápido y su calidad de información es mejor que la terrestre. 15.2.1.4 Exploración Gravimétrica En este sistema se mide las variaciones de la fuerza de gravedad en distintos lugares con un gravimetro, aparato similar al dinamómetro. 15.2.1.5 Exploración Magnética Usando un magnetómetro se miden las frustraciones del campo magnético terrestre y se pueden reconocer, indirectamente, la presencia de rocas sedimentarias indicadores, generalmente, de la posible presencia de hidrocarburos.

15.3

DESCRIPCION DEL PROCESO

El proceso crudo llega a la refinería y es almacenado en grandes estanques para regular uniformemente la cantidad que ha de ser tratada, según las posibilidades de las instalaciones y las necesidades del mercado. El principio básico que se emplea en la refinación del petróleo crudo es el de la destilación, es decir, calentar el petróleo en una caldera y hacerlo pasar hirviendo por altas torres , donde la temperatura en las partes superiores se mantiene más baja que en el fondo. Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las tecnologías y los esquemas de procesos que se utilicen, así como su capacidad. Existen refinerías para procesar petróleos suaves, petróleos pesados o mezclados de ambos. Por consiguiente, los productos que se obtienen varían de una a otra. La refinación se cumple en varias etapas. Por esto una refinería tiene numerosas torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de proceso. De la mezcla de hidrocarburos que componen el petróleo crudo se deduce lo siguiente

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mientras más liviano sea, es más volátil y, por lo tanto, mas bajo su punto de ebullición por ésta razón el hidrocarburo de la gasolina hierve a menos temperatura que el gasoil, y así sucesivamente facilitando así la selección de los diferentes grupos o fracciones; el diagrama 11.1 muestra la secuencia de la refinación del petróleo. Diagrama 15.1 Refinación del Petróleo PETROLEO CRUDO

DESALADO

DESTILACION ATMOSFERICA

CRAQUEO TERMICO

DESTILACION AL VACIO

CRAQUEO CATALITICO

HIDROCRAQUEO

REFORMADO ALQUILACION

POLIMERIZACION

REFINACION CON SOLVENTES

En el proceso de destilación los vapores escapan en forma de burbujas a través de las válvulas en los platos o bandejas situadas a distintas alturas de la torre, mientras que el líquido más frío cae continuamente desde la parte superior. Los vapores pasan a través de los platos por medio del orificio guarnecidos de cilindros abiertos, cubiertos por "casquetes de burbujeo", cuya forma es la de una cubeta invertida y cuyos bordes no tocan el piso obligando a los vapores a pasar burbujeando a través del líquido que se acumula sobre cada plato en los distintos pisos. Una condensación y redestilación progresiva ocurren en cada piso o "bandeja", como son llamados. La gasolina sale en forma de vapor de la parte superior de la torre, el kerosene es retirado en una bandeja algo más abajo y el petróleo diesel, mucho mas abajo. Estas fracciones son entradas y almacenadas en pequeños estanques especiales. El petróleo que no ha podido elaborarse fluye de la base de la torre en forma de residuo negro. Así, en la forma de fraccionamiento tiene lugar el primer paso de la separación de los hidrocarburos contenidos en el petróleo crudo; luego sigue una cantidad de operaciones de purificación de las sustancias obtenidas y separación de otras nuevas.

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Existen otras Plantas de procesos, que cumplen funciones complementarias a la destilación primaria y que permiten u mejor aprovechamiento de los residuos e hidrocarburos primarios que se destilan en esta primera etapa. El diagrama 15.2 muestra un refinación completa. Diagrama 15.2 Refinería Completa PROPILENO PIA SOLVENTES GLP

GASOLINAS 35/84 KEROSENE TURBO DIESEL

PETROLEO CRUDO

ACEITE CLARIFICADO A NEGRO DE HUMO

HORNO PETROLEO INDUSTRIAL LUBRICANTE GRASAS ASFALTOS BREAS

15.3.1 Planta de “Topping” o Destilación Atmosférica En la torre de topping de la unidad de destilación atmosférica tiene lugar, mediante vaporización flash y fraccionamiento, la separación del petróleo crudo en gasolina, nafta, kerosene, diesel y crudo reducido.

15.3.2 Unidad de Vacío Su función es preparar una carga de alimentación adecuada para la unidad de Craqueo catalítico, mediante el fraccionamiento del crudo reducido en vacío para evitar la coquificación de estos productos.

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15.3.3 Planta de Craqueo Catalítico. El proceso de craqueo catalítico fluidizado convierte hidrocarburos pesados en productos mas livianos de mayor valor. En este caso, se efectúa un rompimiento de las moléculas de cadena larga, que constituyen el gasoil de vacío en presencia de un catalizador, a temperaturas, pero a una presión un poco superior a la atmosférica.

15.3.4 Planta de Reformación Catalítica Es un proceso destinado a convertir nafta de bajo octanaje en gasolina o reformato de alto número de octanos.

15.3.5 Planta de Recuperación de Livianos y Tratamiento Está diseñada para recuperar el propano y butano de diferentes secciones de la refinería. Los productos de esta planta son gasolina estabilizada del craqueo catalítico, propano, el butano y el gas de refinería que se quema en los hornos.

15.3.6 Planta de Alquilación En técnica petrolera, alquilación es la combinación química entre una isoparafina (isobutano) y una olefina (butileno) para formar hidrocarburos isómeros (isoctano) que destilan en el rango de la gasolina; por su alto número de octanos, sirven para preparar gasolina de aviación.

15.3.7 Planta de Visbreaking La función de esta unidad es reducir la viscosidad del "pitch" proveniente de la torre de vacío, con el objeto de agregarle menos diesel para producir petróleos combustibles. La reducción de viscosidad se obtiene mediante un craqueo térmico moderado del "pitch" (brea, alquitran).

15.3.8 Planta de Etileno Partiendo de subproductos gaseosos de la refinería, etano, propano, butano, gas, gasolina natural y petróleo crudo se prepara industrialmente el etileno, constituyendo una materia básica en la fabricación de gran número de substancias orgánicas de interés industrial.

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15.4

PRODUCTOS OBTENIDOS DEL PETRÓLEO



Gasolina motor corriente y extra: Para consumo en los vehículos automotores de combustión interna, entre otros usos.



Turbo combustible o turbosina: Gasolina para aviones jet, también conocida como Jet-A.



Gasolina de aviación: Para uso de aviones con motores de combustión interna.



Disolventes alifaticos: Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pedantes y adhesivos, para la producción de thinner", gas para quemadores industriales, elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de caucho, ceras, betunes, y para limpieza en general.



Asfaltos: Se utilizan para la producción de asfalto y como materia prima sellante en la industria de la construcción.



Bases lubricantes: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.



Ceras parafínicas: Es la materia prima para la producción de los aceites lubricantes.



Polietileno: Materia prima para la industria del plástico en general.



Alquitrán aromático (Aromar): Materia prima para la elaboración de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente.



Acido nafténico: Sirve para preparar sales metálicas tales como de cobalto, etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliester, detergentes, tenso activos y fungicidas.



Benceno: Sirve para fabricar el ciclohexano.



Ciclohexano: Es la materia prima para producir caprolactama y ácido atípico con destino al nylon.



Tolueno: Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner, tintas, y como materia prima del benceno.



Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de

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thinner. 

Ortoxileno: Es la materia prima para la producción de anhídrido ftálico.



Alquilbenceno: Se usa en la industria de todo tipo de detergentes para elaborar plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de la curtientes.



Azufre: Sale de la refinerías; sirve para la vulcanización del caucho, fabricación de algunos tipo de acero y preparación del ácido sulfúrico, en otros usos.

15.5

BIBLIOGRAFÍA



AUSTIN, GEORGE T., "Manual de Procesos Químicos en la Industria, Tomo II Editorial Mc. Graw Hill.

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PERU REPORT, Perú the top 5000 Companies Editorial Printer Colombia S.A. 1996.

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INEI, Compendio de Estadísticas Económicas y Financieras: 1998 – 1999.



WUITHIER, PIERRE, El Petróleo Refino y Tratamiento Químico Editorial Cepsa S.A. Año 1991.

Página 207

TECNOLOGÍA DEL PLÁSTICO Y RESINAS 16.1 INTRODUCCIÓN En la actualidad, uno de los productos más utilizados viene a ser el plástico por la facilidad de manejo, durabilidad, resistencia. Esto se debe a que posee varios usos como: artículos de limpieza, oficina, cocina, envases de bebidas, alimentos, parte de artefactos eléctricos, etc. La Industria del plástico en el Perú esta orientada fundamentalmente a proveer las necesidades del mercado interno abasteciéndolo aproximadamente en el 82 %. Se estima que en la rama se desarrollan aproximadamente 900 empresas formales de las cuales el 77% son microempresas, 22 % medianas, y 1% grandes; encontrándose concentradas en Lima el 95%. Las principales empresas nacionales dedicadas a este rubro así como su producción, se muestran en el cuadro 16.1 y 16.2. Cuadro 16.1 Principales Empresas Bakelita y Anexos S.A.

Peruplast S.A.

Carlos Kosh Partes S.A.

Pisopack del Perú

Cia. Peruana del Envase S.A.

Plásticos Fort S.A.

Corp. José R. Lindley S.A.

Plasto S.A.

Crow. Cork. Del Perú S.A.

Poliplastic S.A.

Fábrica Peruana Eternit S.A.

Productos Plásticos S.A.

Industrias Santa María S.A.

Sacos del Sur S.A.

Interquímica S.A.

Sacos Pisco S.A.

Norsac S.A.

San Miguel industrial S.A.

Panam Perú S.A.

Sintéticos del Perú S.A.

Pet Products Internacional del Perú S.A. Tech Pack S.A. Fuente: MITINCI-Dirección de Estadística

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Cuadro 16.2 Índice del Volumen Físico Producción de Plásticos Año 2000 1/

ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE

Índice del Volumen Físico 151 156,8 163,1 136,5 157,8 155,1 143,6 166,7 160 177,5 164,1 141,1

TOTAL ANUAL

156,1

1/ Preliminar Fuente: Banco Central de Reserva del Perú

16.2 MATERIA PRIMA 16.2.1 Polímeros Los plásticos y resinas son compuestos químicos con forma de cadena, conocidos químicamente como polímeros. Se producen por la síntesis de uno o más de los siguientes procesos: en masa, suspensión y emulsión. La reacción típica de producción se logra agregando al monómero, un iniciador con radicales libres y sustancias modificadoras. Se clasifica, según el tipo de producto como: -

Celulósicos Vinilos Estirenos Poliolefinas Acrílicos Poliésteres y alquidícos Resinas de úrea y melanina Resinas fenólicas Resinas varias

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16.2.1.1 Celulósicos Son materiales plásticos a partir de la celulosa, son derivados desde el celofán hasta nitrocelulosa del algodón. La materia prima principal es la pulpa de madera purificada. Hay dos procesos para obtener la celulosa purificada, el xantato y el cuproamónico. En el proceso del xantato, la celulosa se trata en una solución de hidróxido de sodio (NaOH) y disulfuro de carbono (CS2); luego se coagula la solución de xantato de celulosa resultante y se regenera la celulosa en forma de película continua por acidificación. Los efluentes contienen materiales celulósicos biodegradables, sulfatos y metales pesados. El grueso de los residuos restantes son: ácido sulfúrico (H2S04), sulfato de sodio (NaSO4) y metales pesados, en el diagrama 16.1 se observa en detalle el proceso. Diagrama 16.1 Proceso de Producción de Celulosa Regenerada

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16.2.1.2 Poliolefinas (Polietilenos) Los polietilenos que se producen en la actualidad cubren una amplia gama de pesos moleculares, el polietileno se usa, en orden decreciente, en; películas y láminas, moldeo por inyección, botellas, aislamiento de cables, revestimientos, tubos y otros usos. Un proceso fundamental para la producción de polietilenos es el método de alta presión, cuyo producto final es llamado polietileno de baja densidad. Una corriente de etileno de gran fuerza es tratada a una presión adecuada y se la hace pasar a través de un reactor (tubular o de autoclave), en presencia de un catalizador con radicales libres. La mezcla de polímero-monómero resultante se separa por reducción de la presión en dos corrientes, una rica en monómero a ser sometida de nuevo al ciclo de producción y para otro proceso. La corriente de polímero se concentra por medio de una nueva separación y luego se estruja en forma de cintas o cordones para su moldeo. En los diagramas 16.2 y 16.3 se muestran el proceso de obtención de los polietilenos de alta y baja densidad. Diagrama 16.2 Proceso Phillips para la Producción de Polietileno de Alta Densidad

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Diagrama 16.3 Producción de Polietileno de Baja Densidad

16.2.1.3 Acrílicos Las resinas acrílicas se producen por tres procesos: polimerización en masa, en soluci6n y en emulsión. La polimerización en masa se utiliza para láminas fundidas o moldeadas y material para moldeos y extrusión. La polimerización en solución se usa para la producción de revestimientos industriales, como pintura para automóviles y revestimientos de tejidos. La polimerización por emulsión se usa, en revestimientos de venta comercial, tales como pinturas domésticas siendo su operación discontinua. En la producción de acrílicos en emulsión, el monómero se mezcla en una cuba con el catalizador, agua y un agente tensoactivo. La polimerización y la emulsión tienen lugar simultáneamente. Se quita parte del agua y se añade más agente tensoactivo. Los grumos se quitan por filtración o por centrifugación, almacenando la emulsión. El producto final contiene alrededor del 50 % de resma acrílica. 16.2.1.4 Resinas Vinílicas Los monopolímeros y copolímeros de cloruro de vinilo son de las resinas termoplásticas más antiguas y de mayor flexibilidad de aplicación. La producción es discontinua en el proceso de polimerización en suspensión, por la amplía variedad y cantidad de productos.

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En este método, el monómero se dispersa en forma de minúsculas gotas en un medio estabilizado de suspensión, consistente en agua de 0,01 a 0,5 % en peso de los agentes en suspensión (alcohol de polivinilo, colágeno y éteres de celulosa). La suspensión se calienta en un reactor en presencia de catalizadores, tales como peróxidos de benzoilo, laurol, ter-butil, a fin de iniciar la polimerización. Cuando ésta se ha completado, la suspensión del polímero se lleva a un tanque de extracción, donde se recupera el monómero residual que no haya reaccionado. El polímero no separado se transfiere a un depósito de reacción; la mezcla pastosa o semifluida de polímero se bombea a centrifugadoras, en las que se lava y separa el agua. Se completa la operación en secadores rotativos. La representación del proceso en bloques se muestra en el diagrama 16.4. Diagrama 16. 4 Producción del Cloruro de Polivinilo

16.2.1.5 Resinas y Copolímeros de Poliestireno La combinación de las propiedades del poliestireno y su facilidad de tratamiento (moldeo por inyección y por extrusión) hace de él un termoplástico muy útil, por su excelente estabilidad térmica no deformable, elevada resistencia a la flexión y a la tracción y buenas propiedades eléctricas. Para la fabricación de resinas y copolímeros de poliestireno se aplica un método discontinuo, que utiliza una combinación de procedimientos de polimerización en masa y en suspensión. El monómero de estireno o mezclas de monómero, se purifican por destilación o lavado con soda cáustica, para eliminar inhibidores.

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Las materias purificadas se cargan en unión de un iniciador (generalmente del tipo de peróxidos), en recipientes de polimerización, de acero inoxidable o de aluminio, que están provistos de camisas para su calentamiento y refrigeración y de agitadores. La polimerización del monómero se realiza a unos 900C hasta aproximadamente el 30% de conversión; en esta fase, la masa de reacción tiene la consistencia de jarabe. El agua se utiliza únicamente como agente de intercambio térmico, por lo que no entra en contacto con el producto y puede recircularse. El polímero o masa parcialmente polimerizada se transfiere a los reactores de polimerización por suspensión, conteniendo agua y agentes en suspensión y dispersión que pueden ser celulosa de metilo o de etilo, ácidos poliacrílicos, alcobol polivinílico y muchos otros materiales que se encuentran en forma natural tales como colágeno, almidones, gomas, caseína y alginatos. La masa se descompone en gotitas, por acción del agitador, y se mantiene en suspensión en la fase acuosa. Después de completar la polimerización, la suspensión se envía a un depósito o tanque de extracción, en el que se separa cualquier residuo o monómero que no haya reaccionado. La masa separada se centrifuga y el polímero producido se filtra, se lava y se le extrae el agua. El diagrama 16.5 muestra el proceso de obtención de la resma de poliestireno. Diagrama 16. 5 Proceso de Producción de Poliestireno

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16.2.1.6Resinas de Poliéster y Alquidicas Los poliésteres y alquídicos se caracterizan por una gran variedad en sus formulaciones, no solo según la clase de resma producida, como: los poliésteres modificados por aceite (alquídicos), poliésteres insaturados (laminados y compuestos para moldeo) y poliésteres lineales (películas y fibras), sino también dentro de cada grupo. El proceso fundamental de fabricación para la resma de poliéster y alquídicos es la polimerización por condensación, de tipo discontinuo, de un ácido dibásico y un alcohol con varios grupos. La polimerización en presencia de aceites y ácidos grasos da como resultado un complicado polímero conocido como resma alquídica. El proceso de obtención de los poliésteres se muestra en el diagrama 16.6. Diagrama 16. 6 Proceso de Producción de Poliéster

16.2.1.7 Resinas de Urea y Melanina El proceso de fabricación de las resinas de urea y melanina consiste en la polimerización discontinua por condensación de la urea o de la melanina con formalina (solución al 40 % de formaldehído en agua). Las materias primas, urea, melanina y formalina, se cargan en unión de los catalizadores, aditivos y modificadores propios de cada fabricante, en un reactor provisto de chaqueta de calentamiento para iniciar la reacción; luego se corta el calentamiento para introducir agua de refrigeración con la cual se controla la temperatura de la reacción. El diagrama 16.7 muestra el proceso de obtención de la resma de urea melanina.

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Diagrama 16. 7 Proceso de Producción de Resinas de Urea y Melamina

16.2.1.8 Resinas Fenólicas Las resinas derivadas del fenol constituyen la familia más antigua de este tipo de productos, los usos principales son para moldeos de tipo económico y para encolado de tableros de madera contraplacada La producción de las resinas fenólicas se efectúa por el proceso de polimerización discontinua, por condensación de los fenoles con formalina. Los compuestos fenólicos y la formalina, junto con los catalizadores y diversos aditivos y modificadores, se cargan al reactor con chaqueta de calefacción, se calientan para iniciar la reacción exotérmica; para controlar la temperatura se cambia la calefacción por agua de refrigeración. Se mezcla hasta que se separe en dos fases: una capa de resma pesada viscosa y otra acuosa. Aquí se aplica vacío y se eleva la temperatura para extraer el agua. La resma fundida se extrae a un depósito donde se solidifica al enfriarse. El proceso de obtención de las resinas fenólicas se pueden apreciar en el diagrama 16.8. Diagrama 16. 8 Proceso de Producción de Resinas Fenólicas

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16.2.1.9 Resinas varias Estas resinas no tiene relación química alguna entre sí pero se caracterizan por su bajo volumen de producción. Se incluyen los poliuretanos, epóxidos, acetal policarbonatados, silicona nylon 6 y cumaronaindeno. Varias de estas resinas no generan residuos acuosos.

16.2.2 Procesos de Polimerización Los procesos de polimerización fueron divididos por Flory (1953) y Carothers (1940) en dos grupos conocidos como: polimerización de condensación y de adición o en una terminología mas precisa, reacción por etapas y de reacción en cadena. La polimerización de condensación o de reacción por etapas, es por completo análogo a la condensación de los compuestos de bajo peso molecular. En la formación del polímero, la condensación tiene lugar entre dos moléculas polifuncionales, para producir una molécula polifuncional mayor, con la posible eliminación de una molécula pequeña como el agua. La reacción continua hasta que casi la totalidad de uno de los reactivos ha sido utilizado, se establece un equilibrio que puede desplazarse a voluntad a altas temperaturas, controlando las cantidades de los reactivos y productos. La polimerización de adición en cadena, implica reacciones en cadena, en la que el portador de la cadena puede ser un ión con un electrón desapareado llamado "radical libre", el mismo que se forma usualmente por la descomposición de un material relativamente inestable llamado iniciador. El radical libre es capaz de reaccionar para abrir el doble enlace de un monómero de vinilo y adicionarlo a él, quedando un electrón desapareado en un tiempo muy breve. Con algunas excepciones, los polímeros formados por reacciones en cadena contienen solamente átomos de carbono en la cadena principal (polímeros de homocadena), mientras que los polímeros obtenidos por reacciones escalonadas pueden tener otros átomos, cuyo origen esta en los grupos funcionales del monómero como parte de la cadena (polímero heterocadena). 16.2.2.1 Polimerización Por Suspensión En una polimerización por suspensión típica se añade una cantidad conocida de agua desmineralizada junto con los ingredientes, como son: el iniciador, soluciones buffer de suspensión y agentes de suspensión; posteriormente el reactor se sella y se realiza vacío para, en ese momento, agregar el monómero (VCM).

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El reactor se calienta hasta la temperatura de polimerización, la cual dependerá del peso molecular del polímero a obtener, empezando al dar inicio la descomposición del iniciador. El calor de polimerización es tirado y la presión del sistema comienza a disminuir a medida que el equilibrio de las fases VCM 1 PVC comienza a decaer y el contenido de PVC aumenta. El monómero que no reaccionó de la lechada del polímero mediante despojamiento por vapor y luego se comprime, condensa y recicla con VCM fresco para ser utilizado en nuevas cargas. La lechada de polímero se almacena en tanques de mezcla, de los cuales se alimenta a la centrífuga para separar los sólidos del secado. 16.2.2.2 Polimerización en Masa El proceso de polimerización en masa puede ser visto como un proceso de suspensión sin agua. Como tal, el proceso de polimerización exhibe algunas características que simplifican la manufactura de la resma. No existe agua en el reactor de polimerización y como consecuencia de esto, puede ser más pequeño, los sistemas de calentamiento y refrigeración para el control de temperatura del proceso pueden serlo también. Por otro lado, no hay agua que remover de la resina. La polimerización en masa se lleva a cabo en dos etapas; aproximadamente la mitad de la carga de monómero se polimeriza en un primer reactor hasta una conversión del 10 %, a alta temperatura y un tiempo muy corto. El contenido del primer reactor se bombea hacia reactores junto a la carga del monómero restante y el iniciador adicional, en estos la polimerización se lleva a su término a aproximadamente un 80% de conversión y en alrededor de 3 a 5 horas dependiendo de la temperatura. El utilizar altos niveles de conversión, se reduce la porosidad y conduce a la formación de una estructura granular fuertemente integrada. 16.2.2.3 Policloruro de Vinilo (PVC) Debido al elevado punto de reblandecimiento y la tendencia a la descomposición térmica del PVC lo hacen inadecuado como material de moldeo, excepto cuando está plastificado. Por esta razón se copolimeriza ordinariamente con el acetato de vinilo o cloruro de vinilideno que en pequeñas cantidades se utilizan casi invariablemente en la preparación de productos para el modelo de piezas rígidas. Los polvos de moldeo se suministran para el moldeo por compresión, inyección y expulsión. La estabilidad dimensional de las piezas moldeadas a partir de estos plásticos es mejor porque presentan excelentes características como resistencia a la humedad, no inflamabilidad y resistencia a los ácidos (excepto el amoníaco), hidrocarburos y alcoholes alifáticos.

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El PVC y los copolímeros que contienen cantidades muy pequeñas de acetato de vinilo o cloruro de vinilideno, pueden mezclarse con ciertos líquidos de alto punto de ebullición (Fosfato de tritresilo) en todas las proporciones, variando los productos al aumentar el contenido de plastificantes, desde sólidos rígidos hasta geles blandos cuando la composición es de unos 45 a 65 partes en peso de plastificantes por cada 100 de resina.

16.3 PLASTICOS Científicamente un plástico tal como define el comité 20 del ASTM es "un material que contiene como ingrediente esencial una sustancia orgánica de gran peso molecular, sólido en su estado terminado y que en alguna etapa de su fabricación o procesamiento a artículo terminado es moldeado por su fluidez". Pero que mientras es procesada se le ablanda mediante la aplicación simultánea de calor, presión y trabajo mecánico para darle formas tales como recipientes, autopartes, tuberías, accesorios, etc.

16.3.1 Insumos para Plásticos 16.3.1.1 Plastificantes Cuando se usa un material como el elemento plastificante, se le considera un plastificante primario. Los materiales que pudiesen exudar cuando se les usa de ésta manera, son considerados como plastificantes secundarios. A. Plastificantes Primarios Estos son compatibles con resinas en cualquier proporción y puede ser el único plastificante presente; no emigra el producto final y no presenta problema de estabilidad térmica. Los plastificantes primarios son principalmente ésteres, los más usados son los ésteres de los ácidos ftálicos, fosfóricos, adiposo, sebácico, azeláico y ácido grasas. B. Plastificantes Secundarios Son relativamente insolubles en las resinas y tienen un limitado rango de compatibilidad. Se emplean en unión con los plastificantes primarios, ya sea como diluyentes o para dar al producto propiedades específicas, tales como, estabilidad al frío y reducción a la inflamabilidad. Usualmente, los plastificantes secundarios son añadidos a un compuesto de vinilo, para reducir el costo.

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Los plastificantes secundarios son hidrocarburos alifáticos, aromáticos o también las parafinas doradas. Con excepción de las parafinas doradas, la mayoría de los plastificantes secundarios no presentan problemas de estabilidad térmica. En el caso de las parafinas doradas, se obtiene una mejora en la estabilidad térmica aumentando el contenido de plastificantes epóxidas al compuesto. Muchos plastificantes secundarios (excepto las parafinas doradas) se van a decolorar a la exposición ante la luz ultravioleta, en consecuencia al elegir un plastificante hay que asegurarse de que no vaya a causar una decoloración objetable a la exposición de la luz. Cuadro 16.3 Plastificantes Comerciales para PVC PLASTIFICANTES

DOP

TIPO

Di octil ftalato

TCP

Primario

Fosfato tritresilo

TCP

Primario

Di Butil ftalato

DBP

Primario

Di iso butil adipato

DIBA

Primario

Di iso octal ftalato

DIOP

Secundario

Di octil adipato

DOA

Secundario

Di octil sebacato

DOS

Secundario

Di metil ftalato

DMP

Secundario

Di isodecilo ftalato DIDP Secundario Fuente: Revista de Plastificante de PVC, de Carboquímico S.A.

C. Plastificantes de Ayuda Entre los plastificantes de ayuda en el procesamiento de un compuesto de vinilo tenemos a los epóxidos y los polímeros. 

Plastificantes Epoxi

En los años recientes, los plastificantes epóxidos (que son triglicéridos epoxidados, diésteres o mono ésteres) han sido reconocidos como parte necesario de la mayoría de las formulaciones de Vinilo. Todos los plastificantes epoxi aumentarán marcadamente la estabilidad térmica y a la luz. 

Plastificantes Poliméricos.

Son usados en los compuestos de vinilo en los que la permanencia del plastificante (baja volatilidad y baja migración) y la resistencia a marcharse, son necesarios. Estos plastificantes poliméricos son correctamente poliésteres de ácido alifáticos, dibásicos y glicoles.

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16.3.1.2 Lubricantes Un lubricante para plásticos puede ser definido como un aditivo usado principalmente para proveer propiedades reológicas al polímero; trabajan reduciendo la viscosidad a la temperatura de proceso o por reducción de la fricción entre el polímero y la superficie metálica de la maquinaria de proceso. Pueden realmente incrementar la viscosidad, el cuál generará más calor bajo cortas condiciones resultando una aparente caída de la viscosidad; también pueden prolongar la fusión de la resma para que ocurra una mayor longitud de tiempo sobre el tornillo. Solo la diferencia básica entre lubricantes y auxiliares de proceso es un aditivo polímerico mientras que un lubricante tiene una cadena corta, y está basado sobre ácidos grasos o ceras parafínicas. Un lubricante puede optimizar las propiedades físicas inherentes a un polímero para mejorar la fluidez y reducir la degradación, pero a mayor nivel resulta marcada degradación de las propiedades físicas. 16.3.1.3 Cargas o Rellenos Las cargas o rellenos se emplean frecuentemente para modificar las propiedades de las resinas y también para reducir su costo. Estas cargas se emplean en la transformación del PVC blando en mayor medida que en las del PVC duro. Los tipos de cargas o rellenos más utilizados son el carbonato de calcio, talco y carbonato de calcio tratado con ácido esteárico. La adición de rellenos, da los compuestos de PVC rígido; hay indicios de un aumento de resistencia al impacto y rigidez, no exhibe un efecto perjudicial sobre la estabilidad térmica. En el cuadro 16.4 se podrán ver las principales especificaciones técnicas. Cuadro 16.4 Especificaciones Técnicas del Carbonato de Calcio ESPECIFICACIONES

UNIDAD

VALOR

CaCO3

%

96,00 mínimo

Humedad

%

0,20

gr / ml

0,86

Apariencia

Densidad Aparente

Polvo Blanco

Peso específico

2,72 Pasa malla 325 – Tamaño de Partícula % 99,8 máximo Fuente: Hoja Técnica Cía. Minera Agregados CaIcáreos S.A.

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16.3.1.4 Pigmentos Muchos plásticos son producidos comercialmente en forma coloreada transparente, opaca o pintada. En muchos casos el tipo de colorante o pigmento usado es interesante conocerlo. Los pigmentos para la coloración de PVC deben poseer una buena estabilidad a la luz y al calor, excelente dispersabilidad y una gran resistencia a la migración. Algunos de los pigmentos orgánicos de uso común, son el negro humo, los azules de ultramar, también verdes, los amarillos y los rojos que toman sus nombres según el laboratorio que los distribuye, los pigmentos inorgánicos comunes a los compuestos de PVC, incluyen los verdes de óxido de cromo, los pardos de óxido de hierro, el dióxido de titanio. A. Pigmentos Orgánicos Algunos de estos pigmentos tienden a cambiar de color durante el procesamiento. Este cambio probablemente se deba a la sensibilidad de éstos pigmentos a los ambientes ácidos que se desarrollan bajo condiciones normales de procesamiento. El cambio puede ocurrir aún cuando el compuesto que obtiene este pigmento está adecuadamente estabilizado. El negro de humo juega un rol importante en la pigmentación de PVC en formulaciones para tuberías, accesorios y otros. B. Pigmentos Inorgánicos Uno de éstos es el dióxido de titanio que puede presentar problema de estabilidad dependiendo del tipo empleado. El Rutilo TiO2 no tiene efectos adversos para la estabilidad térmica y generalmente es el que se prefiere. El uso de Anatasa TiO 2, por otro lado, va a rendir un compuesto más blanco inicialmente, pero resulta en un compuesto de Vinilo que desarrolla un fundido rosáceo durante el procesamiento prolongado. El grado del TiO2 es también crítico con respecto a las características de envejecimiento de cielo abierto. Algunos de los tipos de Anatase exhiben una estabilidad a la luz más pobre que la de los Rutilos cuando se las compara. Las especificaciones Técnicas del pigmento de negro de humo se muestra en el cuadro 16.5.

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Cuadro 16.5 Especificaciones Técnicas del Negro de Humo ESPECIFICACIONES

UNIDAD

Apariencia

VALOR Polvo Negro

Humedad

%

Cenizas Densidad Aparente Tamaño de Partícula

2,5 máx.

%

1,0 máx.

Kg / m3

385,0 máximo

%

Pasa malla 325 – 99,0 máx.

Fuente : Revista de PETROPERU

16.3.2 Clases de Plásticos 16.3.2.1 Termoestables Son llamados también termofraguantes cuyas deformaciones son irreversibles bajo la acción térmica convirtiéndose de un material fusible y soluble a otro no fusible o insoluble. Durante la acción térmica se producen reacciones que alteran a gran escala la estructura molecular provocando la formación de estructuras tridimensionales o reticulares adquiriendo así el polímero estabilidad térmica, dimensional y una dureza cristalina debido a esta reacción. No reciclables; un nuevo aumento de la temperatura con lleva a flujos químicos acompañados de degradaciones de las estructuras macromoleculares. Las sustancias que componen este grupo de forman condensación y entre ellas se incluyen las resinas fenol – formaldehído, úrea - formaldehído, melanina formaldehído. 16.3.2.2 Termoplásticos Son aquellos que sufren deformaciones reversibles cuando son sometidos al calor y la temperatura volviéndose fluidos, bajo la acción de ésta, la presión y adquiriendo dureza o estabilidad dimensional al enfriarse. Las estructuras químicas no sufren alteraciones considerables siendo reblandecidos y vueltos a moldearse. Este grupo comprende todas aquellas sustancias originadas normalmente por polimerización y ciertas materias naturales. Los materiales más importantes son:

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-

Policloruro de Vinilo (PVC) Polietileno (PE) Acrilonitrilo - butadieno - estireno (ABS) Poliestireno Derivados de ácido acrílico, ésteres de celulosa, etc.

16.4 PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE PLÁSTICO 16.4.1 Preparación y Propiedades del DRY BLENDS de PVC Las opiniones y consideraciones que de aquí se hacen se aplican tanto a las formulaciones flexibles como a las rígidas de PVC y se dan en términos generales y no específicamente relacionados con alguna formulación particular. La producción de un “dry blends” (DB) resulta de la aplicación del esfuerzo cortante y calor de una mezcla de polímeros aditivos, los aditivos son absorbidos por el polímero ablandándolo. También se producen algunas otras modificaciones en las propiedades, tales como el incremento de la densidad aparente, la pérdida de humedad y una mejora en la fluidez del polvo. Una aplicación mayor de esfuerzo cortante y calor origina un mayor incremento de la densidad aparente que puede ser seguida de aglomeración y finalmente por una gelación completa. Esto debe diferenciarse con el término mezcla fría "cold blend", a veces llamada pre-mezcla, donde los aditivos son distribuidos sobre la superficie del polímero sin la aplicación de calor y básicamente el estado general “batch” permanece inalterado. 16.4.1.1 Mezcladores de Alta Velocidad Habiendo descrito algunas desventajas y problemas de DB de PVC producido, mezclado a baja velocidad, es necesario considerar el equipo indispensable para la mezcla a alta velocidad. Estas unidades son usualmente de forma cilíndrica con una altura aproximada igual al diámetro. El motor o impulsor de mezcla está colocado lo más cerca posible de la base del tanque del mezclador. El equipo es impulsado por el motor eléctrico el que, en las unidades más pequeñas, es usualmente de velocidad variable. La mayoría de estos equipos son similares en su diseño básico aunque con pequeñas variaciones, que generalmente se relacionan con la forma del impulsor.

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Las válvulas de descarga usualmente se operan neumáticamente (si fuera necesario también puede operarse manualmente) perfectamente ajustadas al interior del recipiente y usualmente con facilidades para su limpieza. Es indispensable que este recipiente tenga forma apropiada y esté altamente pulido para que el material circule en forma efectiva e interrumpida. 16.4.1.2 Principios Generales de Operación Cuando el impulsador entra en funcionamiento, el material dentro del recipiente es forzado hacia arriba y luego cae en cascada, creando un efecto de remolino sobre el eje central. Se produce una agitación violenta, el cual tiene dos efectos: primero, por efecto del remolino central, ingresa aire dentro de la mezcla de polvo de modo que toda la masa se fluidiza y tiende a fluir como si fuera un liquido; y el segundo efecto y quizás el más importante, se producen fricciones entre las partículas, el impulsor y la pared del recipiente. Estas fricciones producen calor, el cual es absolutamente esencial para el proceso. El cambio de estado, cuando todo el plastificante y los aditivos son completamente absorbidos solo puede ocurrir con aplicación de calor, y por consiguiente la generación de calor por fricción es la clave del proceso. Una medida útil de la eficiencia de determinado equipo es su capacidad de transformar la energía mecánica en calor. 16.4.1.3 Método y Procedimiento para una Formulación DB Rígido de PVC El objetivo para el procedimiento más común es la siguiente: se carga el polímero, junto con los estabilizantes, pigmentos, y otros aditivos sólidos y se agitan a baja velocidad para homogenizar la mezcla. Luego se pasa a alta velocidad para subir la temperatura a 120 – 140ºC. Un punto que vale anotar es aproximadamente 20ºC debajo de la temperatura final se añade el lubricante el cual no va en la carga inicial para aumentar la fricción de las partículas, y así incrementar la velocidad de calentamiento. Cuando se ha alcanzado la temperatura final de descarga al mezclador enfriador y se enfría hasta un nivel aceptable: los tiempos de los ciclos de las mezclas de PVC rígido, durante el cual se elimina la humedad y se funden los estabilizantes y lubricantes, y se distribuyen uniformemente por todo el sistema. El ciclo de enfriamiento requiere un tiempo enfriamiento similar o menor.

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16.4.1.4 Propiedades y Condiciones del DRY BLEND Cuando se considera la densidad aparente de una mezcla polimérica, se observa que existe un incremento de la densidad al incrementarse la temperatura de descarga, aunque esto pueda variar considerablemente de un polímero a otro. Se deduce que esta propiedad puede estar relacionada directamente con el rendimiento de los extrusores, y que el rendimiento de los extrusores de doble tornillo son directamente proporcionales a la densidad aparente del DB. El desarrollo de color debido a la pérdida de ácido clorhídrico es un fenómeno muy importante, en las formulaciones rígidas se ha observado que encima de temperaturas de 140ºC existe marcada tendencia a desarrollar un color rosado y a mayores temperaturas, como de 170 a 1800C se desarrolla una coloración rosado-pardo muy definida, siendo ésta un índice del desprendimiento de ácido clorhídrico. Finalmente, la selección de la temperatura de descarga tiene un efecto de consideración en el consumo de energía del mezclador calentador y esta observación de la potencia puede ser un método de control alternativo. Durante las primeras etapas del ciclo de mezclado, aproximadamente a 500C existe una ligera disminución en el consumo de energía en el motor (atribuible al efecto de dispersión del lubricante) y luego el consumo de energía comienza a subir. En el PVC rígido esta subida tiene lugar entre los 80 y 1200C, según el polímero. Con formulaciones más flexibles de PVC, la subida inicial ocurre a temperaturas ligeramente más bajas y seguida por una máxima, que indica el punto de la absorción de todo el plastificante. Después de esto la mezcla alcanza la fluidez necesaria y el consumo de energía comienza a declinar.

16.4.2 Extrusión El PVC se viene usando de una manera creciente en un vasto campo de aplicaciones. Un ejemplo importante de ello es la industria de la construcción en donde se consumen grandes volúmenes de este material. La aplicación de tuberías de PVC ha sido el uso más común hasta ahora y la tasa de crecimiento del uso de este producto se estima que se mantendrá por algunos años más. Sin embargo, existen otros usos con gran potencial de desarrollo entre los que se pueden mencionar a las planchas corrugadas para techos, botellas, secciones decorativas, etc. Estos productos deben su éxito principalmente a su bajo costo, muy competitivo con productos tradicionales, su excelente resistencia a la corrosión y buena apariencia. Además se les puede conseguir en una diversidad de colores y requieren un mantenimiento mínimo.

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También permiten una fácil instalación ya que son livianos, tienen facilidad de acoplamiento y son ligeramente flexibles. Todo ello contribuye a que tengan un significativo menor costo incluyendo instalación en ítems (artículos) de uso doméstico como duchas y sistemas de agua principales que trabajan bajo presión. El crecimiento del mercado de productos de extrusión de PVC ha contribuido a una mayor demanda de maquinaria y materiales empleados en su fabricación. 16.4.2.1 Principios de Extrusión La elección del tipo de extrusoras y su diseño deben ser considerados cuidadosamente. Una extrusora consiste principalmente de un cilindro con capacidad de calentamiento capaz de llevar el material a temperaturas superiores a su punto de fusión. Dentro del cilindro rotan uno o más tornillos a lo largo y en forma paralela a su eje. El material que puede ser polvo o granulado, se alimenta desde una tolva y es arrastrado a lo largo del cilindro por la rotación de los tornillos. El propósito es el de ablandar y mezclar el PVC a tal punto que se funda homogéneamente y deje el husillo para formar en cabezal y dado un producto terminado con buenas propiedades físicas y buena apariencia. El tornillo deberá considerársele como si fuera hecho de tres zonas, primero la de alimentación, seguida por la zona de fusión, terminado con la zona de salida o de! cabezal. El tornillo no puede físicamente dividirse en esas tres zonas, pero el proceso de extrusión del PVC es entendido y comprendido mejor si se toman en cuenta estas tres partes. Las condiciones de extrusión tales como temperatura, velocidad de rotación del tornillo y ritmo de alimentación se escogen de tal manera que se cumplan las siguientes funciones: A. Zona de Alimentación En esta zona, mientras el material mantiene su forma física original, es calentado tan uniformemente como sus propiedades de flujo y transferencia de calor lo permitan. El mayor intercambio de calor se realiza directamente desde el cilindro ya que las partículas o gránulos del material están relativamente sueltos en esta etapa. Al ir avanzando en material a lo largo del husillo es compactado y sujeto cada vez más a una mayor presión, creada por el material que no ha pasado por el orificio de salida de tal forma que se desarrolla calor producto de la fricción interna.

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B. Zona de Fusión Conforme va en aumento el calor, producto de la fricción interna, el material comienza a fundirse en la zona de fusión. La fusión se realizará primero entre el área cerca a la superficie del cilindro y el área de cresta de empuje del tomillo En estas áreas, el calor de fricción y 13 transferencia de calor son mayores. La zona de fusión alcanza varios pasos del tornillo hasta donde todo el material esté fundido. Se cuenta con características peculiares de fusión en extrusoras grandes con crestas altas en sus tornillos o en condiciones de poca presión inversa. C. Zona de salida Debido a que la fusión se va alcanzando de una manera diferencial poco a poco, es deseable una homogeneización posterior a la zona de fusión. Esta se logra en las pocas crestas del husillo que se encuentra al final del mismo antes de llegar al orificio de salida.

16.5 BIBLIOGRAFÍA -

III FUNDACIÓN NATURA, "Potencial Impacto Ambiental de las Industrias en el Ecuador”, EDUNAT, 1991. “Revista Industria Peruana" N0714, Enero 1998. AUSTIN A., GEORGE, "Manual de Procesos Químicos en la Industria", Tomo II Editorial Mc. Graw Hill. WEBB Y HERNÁNDEZ GRACIELA, "Anuario Estadístico" Perú en Número 1999 Previo al 2000. “Revista de Plásticos Modernos" Nº330, Diciembre 1983. "Revista de Plásticos Modernos" Nº332, Febrero 1984. CLYDE DILLARD, "Química reacciones y estructura", 1971.

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CAPITULO

17

TECNOLOGÍA DEL CAUCHO

17.1

INTRODUCCIÓN

En el Perú la empresa pionera fue la Fabrica Nacional de Jebe S.A.; iniciando SUS operaciones en 1921; y posteriormente se instaló Manufacturas del Jebe SA.; ésta última cubría líneas de producción de moldeados y reencauches de piezas; en la década de los 40 se desarrolla la actividad de reencauche de llantas, dando origen a la primera fábrica de llantas: Goodyear; la cual tenía en ese entonces como ventaja principal la disponibilidad del caucho natural. Según la Sociedad Nacional de Industria (SNI), la capacidad de producción de llantas en 1995 superó el millón de unidades, en el país las empresas más importantes que se dedican a este rubro son: 

Calzado Atlas S.A



Cía. Goodyear del Perú S.A



Lima Caucho S.A

Teniendo como principales productos: calzado de goma y llantas para auto, camionetas, camión, tractor y fuera de carretera. En el cuadro 1 se muestra la Producción anual de los principales productos de Caucho Cuadro 17.1 Producción Anual de los Derivados del Caucho PRODUCTO

CANTIDADES

1996

1997

1998

1999 P/

2000 P/

Calzado de goma

Miles de pares

1775

2144

1718

1555

484

Llantas: Autos y camionetas

Unidades

411983

706379

864910

927577

298148

Llantas: Camiones

Unidades

384665

161846

167818

133353

36171

Llantas: Tractores

Unidades

2548

6291

4639

5818

1384

Fuente: MITINCI- DIRECCIÓN DE ESTADISTICA.

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17.2 MATERIAS PRIMAS 17.2.1

Caucho Natural

El caucho natural es un sólido elástico y coherente obtenido a partir de árboles tropicales siendo el más conocido el Hevea Brasilienses. El látex de este árbol es un líquido lechoso que sin adición de conservadores se pudre y solidifica parcialmente (coagule). El látex se obtiene de los árboles y se envía a la fábrica para su tratamiento, antes de ser enviado. se diluye con agua y se deja sedimentar la materia extraña. El látex diluido se coagule con ácido acético subiendo el coágulo a la superficie en forma de un producto blanco pastoso, que se prensa para eliminar la mayor parte de la humedad. El caucho prensado puede ser curado al humo antes del envío o puede prensarse muy fino en máquinas de rodillos estriados y enviarse como hoja inglesa crepé. Algunos productos requieren del uso de látex sin coagular, y en este caso se agregan al látex bruto soda cáustica, formaldehído o amoniaco, ordinariamente este último, para evitar la coagulación durante el período de transporte.

17.2.2 Caucho Sintético El caucho sintético es un producto obtenido químicamente a partir del 1,3 butadieno llegando a tener una constitución final de elementos de isopropeno. Posee propiedades de resistencia a las grasas y en algunos casos son superiores a los cauchos naturales. El proceso de fabricación del caucho sintético se basa en la polimerización propiamente dicha; los productos básicos para lograrlos son los hidratos de carbono de origen agrícola, el carbón, petróleo crudo, piedra caliza, sal, agua y aire. El butadieno se obtiene a partir de crackeo de los gases del petróleo optimizando su rendimiento a través del aumento de temperatura y la disminución de presión; sin embargo más de la mitad de la producción necesaria se obtiene por la deshidrogenación catalítica del butano o butileno; en caso de emplear el primero se debe deshidrogenar hasta conseguir el butileno y posteriormente continuar deshidrogenando hasta obtener el butadieno tal como se muestra en la reacción:

C4H10 C4H8

C4H8 +H2 CH2 CH - CH = CH2 + H2

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El cloropreno 2- cloro 1,3 butadieno se obtiene tratando vinil-acetileno con HCl acuoso frío. Los pasos esenciales partiendo del acetileno son:

El estireno, vinil -benceno, se prepara a partir del benceno y acetileno mediante una acción Friedel- Crafts. Se deshidrogena por su mezcla con vapor a 8000C. En presencia de un catalizador de Bauxita.

El Acrilonítrilo: Se obtiene por la deshidratación de la cianohidrína estilénica, la cual puede prepararse a su vez agregando cianuro de hidrógeno al óxido de etileno o tratando la clorhidrinica etílénica con cianuro sódico.

Los productos obtenidos necesitan ser polimerizados, los del tipo butadieno pueden llevarse a cabo por una polimerización en bruto o por emulsión; cambiando en la primera los monómeros con un catalizador apropiado sin embargo el segundo está siendo más utilizado implicando la emulsión de los monómeros en un liquido constituido por agua y jabón, obteniéndose un producto semejante al látex y pudiéndose coagular con ácidos diluidos.

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17.3

DESCRIPCION DEL PROCESO

17.3.1 La Preparación de la Buna S Son copolímeros de materias primas propias de la preparación del caucho sintético del butadieno, donde se aprecia los principales procesos. Este esquema de fabricación presenta las operaciones y procesos elementales. La solución del jabón se diluye con agua, a una temperatura ligeramente elevada en una cuba de maderas, agregándose en este catalizador de iniciación. La mezcla se pasa a una autoclave de unos 8000 litros revestidos interiormente de vidrio (o de acero inoxidable). El estireno acompañado del agente modificador de la cadena de bombeo al autoclave; se pone en marcha el agitador del autoclave y se hace el vacío, evitándose el exceso de formación de espuma. Se bombea entonces al autoclave la cantidad precisa de butadieno (unas 75 partes para 25 partes de estireno) Se lleva acabo la polimerización en condiciones controladas, inicialmente se requiere de poco calor, lográndose esto con agua caliente, seguido de un enfriamiento; pues la reacción es exotérmica debido al butadieno, cuando la reacción ha alcanzado un 75%, la masa copolimerizada con el exceso de sustancias reaccionantes, se vierte por su propia presión a un tanque donde se introduce un agente de inhibición de la reacción. El exceso de butadieno se recupera, para reutilizarlo, haciendo pasar el producto de la reacción primero por un destilador relámpago a baja presión y después por un destilador al vacío. El exceso de estireno se elimina en un destilador de platos que opera con vapor. Se mezclan muchos lotes de látex en grandes tanques de hormigón, agregándose un antioxidante mediante una bomba, de modo proporcional, según va entrando el látex. El Látex Buna - S se bate en un tanque de madera con una solución de sal de 4% con un poco de álcali y de cola, lo que produce una floculación de las partículas de caucho. El látex se coagula y el jabón se convierte en ácido graso para la acción del ácido sulfúrico; empleando bombas de metal monel y uniones del mismo metal para disminuir la corrosión. Los flóculos de caucho se filtran y se lavan sobre filtros rotatorios. Las partículas de caucho se transportan a un desintegrador y luego se sacan de modo continuo; finalmente, se comprime el caucho Buna 5 en bloques y se embala para su envío.

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17.3.2 Vulcanización La vulcanización se define como el proceso de tratamiento de cauchos sintéticos naturales y a sus compuestos; con el objeto de reducir sus propiedades elásticas. En otras palabras los principales efectos de vulcanización pueden ser: eliminación de la pegajosidad, aumento de la tensión, disminución de la solubilidad, disminución del flujo y plasticidad a la temperatura, así como el aumento de la dureza 17.3.2.1 Proceso de Vulcanización La industria del caucho está en el proceso de vulcanización, y para llegar a este proceso es necesario pasar por diferentes etapas, cada etapa constituye en si una operación mecánica, operación que se realiza con una maquinaria especial. 

El caucho natural llega al Perú en bloques de laminas superpuestas, del oriente peruano, Tingo Maria, Puerto Bermúdez, etc., según el proceso de coagulación que se ha seguido.



Los bloques, tienen un peso aprox. de 40 a 70 Kg. y la primera operación es cortarlo en trozos de 4 a 5 Kg.



El caucho laminado es a veces lo suficientemente limpio y seco como para mezclarlos directamente en un molino con los demás componentes que intervienen en la fórmula señalada para la mezcla. En cambio el caucho catalogado como caucho de primera, que se usa en artículos de caucho de primera calidad, es necesario lavarlo, operación que se verifica en una lavadora, que es esencialmente un molino de rodillos cuyos cilindros giran a la misma velocidad, y la superficie de ellos no es lisa, pudiendo ser estriada o en cocada, a fin de favorecer el pasaje del caucho por la luz que hay entre ellos.



Luego se realiza el secado del caucho en estufas a temperaturas de 32 a 38ºC, aceptando que ya esta listo para la molienda, cuando su humedad es de 3 a 5%.

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Una vez que está seco, se procede al masticado que se realiza en un molino de rodillos, luego viene el mezclado que es la operación principal en la industria que tiene como objeto agregar los componentes necesarios al caucho para que pueda vulcanizar a partir de la formula siguiente: Caucho, activador, agente vulcanizante, acelerador, ácido orgánico.



El compuesto obtenido a través de la formula señalada, estará listo para ser empleado en la vulcanización de un objeto, el mismo que deberá tener la forma y estructura apropiada y con este fin se usan corrientemente dos máquinas. La entubadora y la Calandra.

Para vulcanizar los objetos se utilizan los siguientes equipos: Prensa, autoclaves de vapor, autoclaves de aire caliente, cuartos de temperatura.

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17.4

PROCEDIMIENTOS DE FABRICACION

El caucho en estado natural es demasiado plástico y no lo suficientemente elástico para ser muy útil. Por ello la manufactura consiste esencialmente en la vulcanización para comunicarle elasticidad y reducir la plasticidad. Se agregan otros ingredientes para diferentes fines: evitar la oxidación y comunicarle resistencia a la abrasión etc. Las operaciones y maquinarias en la manufactura del caucho serán detalladas a continuación:

17.4.1

Mezclado

Para esta operación se utilizan dos máquinas, los molinos o mezcladores de rodillos y los bambury o mezcladores internos de mayor producción. El molino esta constituido por dos cilindros de acero, que poseen refrigeración interna, y están achicados en su parte exterior, dichos cilindros giran a diferentes velocidades, haciendo pasar el caucho alrededor del rodillo de baja velocidad.

17.4.2

Masticado

La operación del masticado tiene PO, objeto bajar la plasticidad del caucho, y se verifica por medios físicos y químicos. El masticado se realiza en el molino de dos rodillos, y debido a la gran fricción y poca abertura que hay entre ellos, el caucho absorbe oxígeno, volviéndose más plástico. En los métodos químicos se emplean plastificantes, que son materiales que entran en el caucho en pequeñas cantidades, reduciendo su plastificación al reaccionar químicamente. Los peptizantes tienen una acción química que afecta la estructura molecular del caucho, destruyendo uniones intermoleculares, incluyendo oxigeno sobre la misma, haciéndolo mas fluido y flexible. En cambio cuando se usan plastificantes, actúan sobre el caucho hinchándolo.

17.4.3

Calandrado

La calandra puede ser considerada como un simple molino o mezclador y de acuerdo con la disposición de sus cilindros se tiene diversos tipos de calandra. Una calandre estándar para usos corrientes consta de tres cilindros con sus respectivos accesorios cargadores, recogedores, rodillos de compresión, polines locos,

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etc. Los ejes de los tres rodillos están en un mismo plano y este perpendicular al suelo. Los trabajos que se pueden hacer en una calandra son: 

Fricción



Recubrimiento



Laminado

17.4.4

Entubado

Se efectúa en la entubadora, que es una máquina constituida principalmente por un tornillo o gusano que empuja el material hacia adelante. El gusano esta dentro de una capa o camiseta, por donde circula agua o vapor. Al final del gusano esta la cabeza y dentro de ella la matriz El material al ser empujado por el gusano y pasado por la matriz proporciona un flujo de material continuo y uniforme. La tolva de alimentación esta en la base del tornillo o gusano.

17.4.5

Neumáticos

La fabricación de neumáticos de automóviles da una idea clara de los fundamentos generales de la manufactura del caucho. Después de haber amasado suficientemente el caucho, se agregan negro de carbón, oxido de cinc, azufre, caucho regenerado y ablandadores, moliéndose lo suficiente la "fórmula" para incorporar todos los productos. Cada uno de los ingredientes agregados cumple una finalidad determinada. El negro de carbón es una carga y sirve para aumentar la resistencia del producto a la abrasión. El óxido de cinc es un acelerador de vulcanización, el azufre es un agente de vulcanización y el caucho regenerado se utiliza para disminuir el costo de fabricación. Los productos químicos que actúan como aceleradores de la vulcanización y antioxidantes se incorporan para acotar el tiempo de vulcanización y para proteger el caucho acabado del envejecimiento por acción del aire y de la luz. Los ablandadores o plastificantes son ordinariamente aceites minerales o vegetales, ceras o alquitrantes. De las máquinas de masticación del caucho pasan a través de calandrias, que consisten en tres rodillos huecos colocados Lino encima de otro. El caucho queda obligado a laminarse en hojas finas, y entre los rodillos se introduce también tejido de algodón con objeto de que el producto sea una lámina fina de caucho adherida al tejido. El tejido cauchotado se corta en tiras. De esta manera las cuerdas estarán en el neumático formando ángulo y tendrán mayor resistencia. Se da forma a las tiras sobre un núcleo de hierro para obtener el armazón del neumático. Alrededor del armazón se va dando forma a la superficie de rodadura o bandeja protector, que es una tira de

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caucho muy dura que lleva empotrados hilos de alambre y forma el borde del neumático que esta en contacto con la pestaña de la rueda. El neumático montado se coloca en un molde en el que se ha detallado e! patrón de la rodadura. El calor, suministrado por vapor, y la presión es controlada esto hace que el azufre vulcanice el caucho. El neumático vulcanizado se inspeccione y envuelve. Diagrama 17.1 Manufactura del Caucho Sintético AGENTE MODIFICADOR DE LA CADENA

RETARDADOR DE REACCION

ESTIRENO BUTADIENO

P

ANTIOXIDANTE

H2SO4 DILUIDO

Tanque de coagulación

Condensador

(2)

(1)

SOLUCION DE JABON

SOLUCION DE NaCl, 4%

(3)

Bomba de alimentación proporcional

Estireno Devuelto

Columna de platos

Agua

Tanque de batido Tanque de Conversión del Jabón

AGUA Contador

CATALIZADOR DE INICIACION

Butadieno devuelto

Caldera de polimerización

Agua de lavado

TANQUE DE MEZCLA DE LATEX

Agua

Agua fría o caliente

Residuos Vapor Desintegrador

Filtro

Compresores TANQUE RECIPIENTE

CAUCHO CRS PARA EMBALAR Transportador Secador

Tanques de Evaporación Instantánea

Diagrama 17.2 Esquema de Manufactura de Cámara y Neumáticos de Cubierta CAMARA DE LAMINADO CON EL TEJIDO

MANUFACTURA DEL TALON

CAJAS DE LOTE CAUCHO BRUTO ENGENERADO, NEGRO DE CARBONO, OXIDO CINC, AZUFRE, ETC.

Vulcanizador MAQUINAS CORTADORAS

Molinos de Mezcla

ENSAMBLADO DE NEUMATICO

Molinos de Masticación

Maquina de extrusión CAJAS DE LOTE

Tanque de Agua

INSPECCION Y ENVOLTURA

SUTURA Y ACABADO

INSPECCION Y EMPAQUETAMIENTO

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17.5 -

BIBLIOGRAFIA

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