Libro de plantas y equipos Version Final.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPODE ALIMENTOS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA PROGRAMA DE CIENCIAS BASICAS INGENIERÍA DE ALIMENTOS AUTOR DEL MATERIAL HERNANDO ENRIQUE BOHORQUEZ ARIZA MAQUINARIA Y EQUIPOS DE ALIMENTOS VICTOR JAIRO FONSECA VIGOYA (Director Nacional) BOGOTA AGOSTO DE 2011 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CONTENIDO UNIDAD 1 MAQUINARIA Y EQUIPOS APLICADOS EN LA TRANSFERENCIA DE MOMENTUM EN LOS PROCESOS DE PRODUCCION DE ALIMENTOS CAPITULO 1 RECIBIMIENTO, SELECCIÓN, CLASIFICACIÓN Y SEPARACIONES LECCIÓN 1 GENERALIDADES ELEMENTOS DE MAQUINAS Y MATERIALES DE FABRICACIÓN 1.1 GENERALIDADES 1.1.1 ORGANIZACIÓN 1.1.2 EDUCACIÓN 1.1.3 ENTRENAMIENTO 1.1.4 Mantenimiento 1.1.5 Equipo 1.1.6. Maquinaria 1.1.7. Sistemas 1.1.7.1 Sistema operacional 1.1.7.2 Sistema estructural 1.1.7.3 Sistema de soporte 1.1.7.4 Sistema de transmision de potencia 1.1.7.5 Sistema motriz y energetico 1.1.7.6 Sistema de control operacional 1.1.7.7 Sistema de automatismo 1.1.8 Análisis de los sistemas en un equipo 1.1.9 Materiales de fabricación de los equipos 1.1.10 Propiedades de los materiales 1.1.11 Resistencia a la corrosión 1.1.12. Resistencia a la incrustación 1.1.13 Resistencia a los esfuerzos 1.1.14 Tracción 1.1.15 Compresión 1.1.16 Cizalladura 1.1.17 Flexión 1.1.18 Torsión 1.2 LECCIÓN 2 RECIBIMIENTO, SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN 1.2 1 Recibimiento 1.2 2 Báscula de pesaje UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1.2.3 Almacenamiento de granos 1.2.4 Almacenamiento de líquidos 1.2.4.1. Tipos de tanques de almacenamiento 1.2.4.2. Dimensiones de los tanques 1.2.4.3. Aditamentos de los tanques 1.2.4.4. Materiales más utilizados en la elaboración de tanques 1.3 LECCIÓN 3 SELECCIÓN 1.3 1 Banda de selección 1.3 2 Prelavadora 1.3 3 Lavador 1.3.4 Máquina peladora 1.4 LECCIÓN 4 CLASIFICACIÓN 1.4 1 Separadores Magnéticos 1.4 2 Sedimentadores y espesadores 1.4 3 Cribas 1.5 LECCIÓN 5 LIMPIEZA 1.5.1 Generalidades 1.5.2 Métodos de limpieza 1.5.3 Equipos de Limpieza tipo correo o banda transportadora 1.5.3.1 Transportadores de limpieza con vapor en seco 1.6 LECCIÓN 6 FILTROS 1.6.1 filtros 1.6.1.1 Filtro-ciclón 1.6.1.2 Filtros de gravedad 1.6.1.3 Filtros prensa 1.6.1.4 Filtros de bolsa 1.6.1.5 Filtros de tambor rotatorio 1.6.1.6 Filtracion por ósmosis inversa 1.7 LECCIÓN 7 CENTRIFUGAS 1.7.1 Centrífuga de Sedimentación 1.7.2 Centrífugas De Filtro 1.7.3 Centrifugas discontinuas 1.7.4 Separadores centrífugos de operación continua CAPITULO 2 MANEJO DE SOLIDOS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2.1 LECCIÓN 8 TIPOS DE TRANSPORTADORES 2.2 LECCIÓN 9 BANDAS TRANSPORTADORAS 2.2.1 Material de la banda transportadora 2.2.2 Tambores 2.2.3 Sistemas de descarga de los transportadores 2.2.4 Ventajas, desventajas y aplicaciones de las bandas transportadora 2.2.5 Cálculo de la capacidad de transporte de bandas transportadora 2.3 LECCIÓN 10 SINFÍN 2.3.1 Cálculo de la potencia en el eje impulso de un transportador de tornillo sinfín 2.4 LECCIÓN 11 TRANSPORTADORES DE CADENA 2.4.1 Cadenas 2.4.2 Ventajas de los transportadores de cadena 2.5 LECCIÓN 12 REDLER 2.6 LECCIÓN 13 TRANSPORTADORES TIPO NEUMATICO 2.6.1 Ventajas y desventajas del transporte neumático 2.6.2 Características operativas del transporte neumático 2.7 LECCIÓN 14 ELEVADORES DE CANGILONES 2.7.1 Tipos de elevadores de cangilones 2.7.2 Determinación del Flujo de un elevador de cangilones 2.8 LECCIÓN 15 EQUIPOS REDUCCIÒN DE TAMAÑO 2.9 LECCIÓN 16 MOLINOS DE MARTILLOS 2.10 LECCIÓN 17 MOLINOS DE BOLAS 2.11 LECCIÓN 18 MOLINOS DE CORTE 2.11.1 Cortadora de hortalizas. 2.11.2 Cortadora manual 2.11.3 Licuadora industrial 2.12 LECCIÓN 19 MOLINOS DE RODILLOS 2.13 LECCIÓN 20 MANEJO DE FLUIDOS 2.13.1 Mezcla de fluidos 2.13.2 Equipos de mezclado 2.13.2.1 Mezcladoras para líquidos de viscosidad baja o media UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2.13.2.2 Mezcladores de paletas 2.13.2.3 mezcladores por impulsión 2.13.3 Dispositivos para mejorar la dispersión en líquidos de productos pulverizados 2.13.3.1 Mezcladoras para líquidos muy viscosos y pastas 2.13.3.2 Mezcladora de palas horizontales de eje gemelo 2.13.3.3 Mezcladoras de planetarios 2.13.3.4 Mezcladoras continuas del tipo rotor-stator 2.13.4 Sistemas de agitador múltiple 2.13.5 Otros tipos de mezcladoras 2.13.5.1 Mezcladoras para productos pulverizados y granulados 2.13.5.2 Mezcladora por volteo 2.13.5.3 Mezcladora de cinta 2.13.5.4 Mezcladora de tornillo vertical 2.13.5.5 Mezcladoras para carnes 2.13.6 Agitadores 2.13.6.1 Agitación de Líquidos viscosos 2.13.6.2 Agitación de sólidos 2.13.7 Amasadoras 2.13.7.1 Amasadoras continúas 2.13.7.2 Amasadora de alta velocidad 2.13.7.3 Amasadora de artesa abierta CAPITULO 3 MANEJO DE FLUIDOS 3.1 LECCIÓN 21 GENERALIDADES DE BOMBAS 3.1.1 Clasificación 3.2 LECCIÓN 22 BOMBAS CENTRIFUGAS 3.2.1 parámetros clave de rendimiento de las bombas centrífugas 3.2.1.1 Capacidad 3.2.1.2 Cabeza 3.2.1.3 NPSH 3.2.1.4 Velocidad específica 3.2.1.5 Las leyes de afinidad 3.2.2 Mecanismo de trabajo de una bomba centrífuga 3.2.3 Generación de la fuerza centrífuga y funcionamiento del equipo 3.2.4 Conversión de energía cinética en energía de presión 3.2.5 Componentes generales de las bombas centrífugas 3.2.5.1 Componentes estacionarios 3.2.5.1.1 Cubiertas 3.2.5.1.2 Boquillas de succión y de descarga 3.2.5.1.3 Cámara de sello y/o Caja de empaquetadura UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3.2.5.2 Componentes de rotación 3.2.5.2 1 Impulsor 3.2.5.2 2 Eje 3.2.4.2 3 Juntas de acople 3.2.5.2 4 Componentes auxiliares 3.3 LECCIÓN 23 BOMBAS DE PISTON 3.3.1 Clasificación de las Bombas de pistones 3.3.2 Bombas de pistones axiales 3.3.3 Bombas de pistones radiales 3.3.4 Operación de las Bombas de pistones 3.3.5 Comparación entre las bombas de pistón radial y axial 3.3.6 Consideraciones de inspección y puesta en marcha de las bombas a pistones 3.4 LECCIÓN 24 BOMBAS DE DIAFRAGMA 3.5 LECCIÓN 25 BOMBAS DE LOBULOS 3.6 LECCIÓN 26 BOMBAS PERISTALTICAS 3.6.1 Cojinetes de plástico en las bombas peristálticas 3.6.2 Capacidad de la bomba peristáltica 3.6.3 Ajuste del caudal para las bombas peristálticas 3.7 LECCIÓN 27 BOMBAS DE TORNILLO 3.7.1 Generalidades 3.7.2 Principios de operación 3.8 LECCIÓN 28 BOMBAS DE PIÑONES O ENGRANAJES 3.8 1 Cilindrada 3.8 2 Bomba de engranajes rectos (spur gear pump) 3.8 3 Bomba de engranajes bihelicoidales 3.8 4 Bomba de engranajes helicoidales 3.8 5 Bomba de engranajes internos centrados 3.9 LECCIÓN 29 VENTILADORES 3.9.1 Generalidades 3.9.2 Leyes que gobierna el ventilador 3.9.3 Clasificación de Ventiladores 3.9.3.1 Ventiladores axiales 3.9.3.2 Ventiladores centrífugos 3.10 LECCIÓN 30 COMPRESORES UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3.10.1 Generalidades 3.10.2 Tipos de compresores 3.10.2.1 Compresores de émbolo o de pistón 3.10.2.2 Compresor de émbolo rotativo 3.10.2.3 Compresor de Diafragma (Membrana) 3.10.2.4 Compresor rotativo multicelular 3.10.2.5 Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes 3.10.2.6 Compresor Roots 3.10.3 Turbocompresores 3.10.3.1 Compresor Axial 3.10 2.2 Compresor Radial UNIDAD 2 MAQUINARIA Y EQUIPOS UTILIZADOS DE ALIMENTOS EN LOS PROCESOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR CAPITULO 4 EQUIPOS PARA CALEFACCION 4.1 LECCION 31 ESTUFAS 4.1.1 Características 4.1.2 Construcción 4.1.3 Controles de funcionamiento 4.1.4 Aislamiento 4.1.5 Calentamiento 4.2 LECCION 32 HORNOS 4.2.1 Descripción de un horno para la Industria alimentaria 4.2.2 Control de temperatura 4.2.3 Aislamiento 4.2.4 Calentamiento 4.2.5 Tipos de Hornos 4.2.6 Factores para una elección correcta de un horno 4.3 LECCION 33 HORNOS TUNELES 4.3.1 Tipos de Hornos Túneles 4.3.2 Vaporización en Horno Túnel 4.3.3 Sistema de desvaporización 4.4 LECCION 34 CALDERAS 4.4.1 Generalidades 4.4.2 Calculo de un sistema de suministro de vapor 4.4.3 Descripción de la Caldera 4.4.4 Fundamentos de la operación de las calderas 4.4.5 Tipos de calderas 2 Descripción del proceso 5.3.5.3 Tipos de enfriadores 5.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 4.8 Ensuciamiento de la caldera 4.3 Factores que afectan la eficiencia de la liofilización 5.1.4.4.5 LECCION 41 LIOFILIZADORES 5.5 Equipo de fabricación de hielo 5.5.2 Esterilización por calor húmedo 4.2 El autoclave 4.5.1 Métodos de liofilización: 5.7 Elementos auxiliares de la caldera 4.6 El control de vapor en la caldera 4.3 Esterilización por agentes químicos 4.4 Tipos y operación de Liofilizadores .2 7 Tipos de máquinas de hacer hielo 5.5.1.2.9 Capacidad de las fábricas de hielo 5.1.2 6 Clasificación de las fábricas de hielo 5.2 1 Las aplicaciones actuales de refrigeración 5.1.2 2 Los métodos de refrigeración 5.5.2 LECCION 38 REFRIGERADORES 5.5 LECCION 35 ESTERILIZADORES 4.5.5.2.5.4 Esterilización por radiaciones 4.5.1.4 Puesta en marcha del sistema de refrigeración 5.2 Sistema de enfriamiento directo con aire 5.2.5.1 Sistemas de enfriamiento 5.5.4 Túnel de pre-esterilización 4.1.2.2.4 LECCION 40 CONGELADORES 5.2 Operación 5.3.1 LECCION 37 ENFRIADORES 5. CAPITULO 5 EQUIPOS PARA ENFRIAMIENTO Y REFRIGERACION 5.4 Refrigerantes 5.5.5.1 Procesos de esterilización 4.3 Autoclave VERTICAL estacionario 4.5 Procedimientos UHT.1 Esterilización por calor seco 4.3 LECCION 39 CUARTOS FRIOS 5.compresión 5.1 Estructura del cuarto frio 5.8 Equipos de fabricación de hielo con energía solar 5.1.1.3 Ciclo de vapor .4. 1.1.2.1.1.2.1.1 Clases de intercambiadores de tubos y carcaza 6.4 Evaporador de circulación vertical con calandria exterior 8.2.3.2.3 LECCION 44 INTERCAMBIADORES DE PLACAS 6.2 Evaporador de circulación forzada 8.1.1.1.2 Operación de la torre de Absorción 7.1.3 Evaporador de tubos cortos verticales 8.3 Operación de la columna de Adsorción 7.3 Ventajas y aplicaciones CAPITULO 8 EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR SIMULTANEOS 8.2 LECCION 43 INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCAZA 6.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 5.1 Evaporador de circulación natural 8.5 La contaminación del liofilizador 5.5.3 Evaporadores de tubos largos 8.1 Evaporador de película ascendente 8.2 Evaporador de pelicula ascendente descendente .1.1.1.1.1.2 LECCION 48 TORRES DE ABSORCION 7.5.1.1 Evaporador abierto 8.1 LECCION 42 INTERCAMBIADORES DE TUBO 6.2 Agentes Adsorbentes 7.1 Generalidades 7.5 LECCION 46 INTERCAMBIADORES DE TIPO ESPIRAL UNIDAD 3 MAQUINARIA Y EQUIPOS APLICADOS EN LA TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR EN DIFERENTES TIPOS DE PLANTAS DE PROCESOS ALIMENTARIOS CAPITULO 7 EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA 7.1 LECCION 47 TORRES DE ADSORCION 7.1.1 LECCION 49 EVAPORADORES 8.2 Evaporador de tubos cortos horizontales 8.4 LECCION 45 INTERCAMBIADORES DE SUPERFICIE RASPADA 6.6 Características del producto terminado CAPITULO 6 INTERCAMBIADORES DE CALOR 6.1 Generalidades del proceso de Adsorción: 7.3. 1. 8.2.5 Evaporador de flujo expandido de conos invertidos 8. Secadores De ambiente o solares 8.2.1.2.4 1 Secadores De torre.3.7 La conservación de calor en los equipos de evaporación 8.1.4. 8.2. Secadores De bandejas o estantes.4. Secador vibratorio de carcasa.1.1.4 Evaporadores de placas 8.2.2.1.7.2.6 Secadores De anaqueles o estantes enchaquetados. Secadores de túnel 8. 8.4.2.4.1 Conceptos básicos 8.5.4 Secadores Rotatorios de bandejas.1.2.2.2.2 Evaporadores de pelicula descendente 8. 8.7.1.2.1.2 LECCION 50 SECADORES 8.1.1.6 Evaporadores de película delgada mecánica 8.1.2.2.3.2.2. Secadores De cama o lecho fijo.2.6 Secadores De vapor 8.6 Secadores al vacio 8.1. Secadores De carro 8.3.2. 8.4 Secador rotatorio directo-indirecto. Secador rotatorio directo 8.3 Evaporador de pelicula descendente 8.2.2.3.5.5.2.3 Secadores Vibratorios 8.1.7.2.3 Mixta 8.1. 8. cabinas o compartimentos.5 Secador rotatorio de lumbrera o persiana.2 Turbo secadores 8.1.1.1 Hacia adelante 8.2.1.2.3.1.1.2. Secador rotatorio indirecto.1.2.1.5 Secadores rotatorios.2.2.2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8.2.2.3 Secadores de tambor 8.7. 8.1.2.6.7 Secador de olla. 8.2.5.6.4.2.2.6 Secadores combinados .1 Evaporador de pelicula ascendente descendente 8.1. 8. 8. 8. 8.5.1 Evaporador de superficie rascada horizontal 8.1.2.2.3.5. Secadores De tornillo.4.2.5.1. 8.2 Hacía atrás 8.1.3 Evaporador de ciclo de refrigeracion o bomba calorifica 8.4.2 Equipos para secado 8. Secador rotatorio de vapor.2. Secadores De Cuartos u hornos (estufas) 8.1 Secadores de transportador 8.2.2 Evaporador centrithery 8.4 En paralelo 8.6.1 Secadores estacionarios 8. 10 Deshidratador 8.2 Pasterización 9.1 Equipos de pasteurización 9.2 Descripción del proceso de Crioconcentración 8.6.3.2.9 Margarina 9.3.1.1.6.2.3 Condiciones operativas 8.3. Secador filtro 8.6 Leche condensada y evaporada 9.2 Secadores Infrarrojos 8.1 Generalidades . 8.7.6 Otras Consideraciones Operacionales de los destiladores 8.7.4 LECCION 52 CRIOCONCENTRADORES 8.2 Secadores Instantáneos 8.1.4 Operación de la columna de destilación 8.2 Secador centrifugo 8.2.1.4 Procesos de recombinación 9.2.7.8. Plantas de secado por atomización 8.2 Ultrapasteurización 9.4.2.1 Generalidades 8.2.1 LECCION 53 INDUSTRIA LACTEA 9.2.7 secadores de partículas suspendidas 8.4.2.1.3 LECCION 51 DESTILADORES 8.1 Secador de chorro “spray dryers” 8.1.7 Leche en polvo 9.3.8.1 Recepción 9.3 Secadores de bobina o de rollo 8.3 Estandarización del contenido de grasas 9.3 Secador de lecho fluidizado.3.1.1.1.2.2 LECCION 54 NDUSTRIA CARNICA 9.1.2 Clases de Destilación 8.4 Descripción de un crioconcentrador CAPITULO 9 EQUIPOS DE PLANTAS DE PROCESOS ALIMENTARIOS 9.2.2.2.3.3 Equipos de destilación y su funcionamiento básico 8.1 Generalidades 8.8 Secadores especiales 8.5 Control de la columna de destilación 8.4.9.4.1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8.1.2.6.8 Yogur 9.2.1 Secadores dieléctricos 8.5 Mantequilla 9.2. 4.5 Fermentación .5.2 Maceración por infusión 9.5 LECCION 57 BEBIDAS ALCOHOLICAS 9.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 9.2 El proceso industrial 9.5.2 Panaderías 9.4 Ebullición 9.2.3 Macerado por decocción 9.1 Proceso de fabricación de la cerveza 9.5.5.1 Industria panificadora 9.5.4 LECCION 56 CEREALES 9.4.3 LECCION 55 FRUVER 9. Figura 35 Esquema de un trasportador estacionario de banda horizontal.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS LISTA DE FIGURAS Figura 1 Molino Figura 2 Interior del molino Figura 3 Corrosión e incrustación Figura 4 Esfuerzo de tracción Figura 5 Esfuerzo de compresión Figura 6 Esfuerzo de cizalladura o cortadura Figura 7 Esfuerzo de flexión Figura 8 Esfuerzo de torsión Figura 9 Equipo de recepción de café Figura 10 Báscula para diferente tipo de pesaje Figura 11 Equipo de clasificación y limpieza café verde Figura 12 Silos de almacenamiento de sémola Figura 13 Carga sémola Figura 14 Banda de selección Figura 15 Prelavador Figura 16 Lavadora Figura 17 Peladora Figura 18 Criba Figura 19 Placa perforada para criba Figura 20 Ciclo del proceso de limpieza Figura 21 Formación de biopelícula de microorganismos Figura 22 Métodos de limpieza Figura 23 Métodos de limpieza de equipos Figura 24 Equipos de limpieza húmeda Figura 25 Transportadores de evisceración Figura 26 Unidad de correa Figura 27 Túnel de lavado al vapor Figura 28 Filtro a presión Figura 29 Filtro prensa de placa horizontal y marco Figura 30 Filtro de ósmosis inversa Figura 31 Centrífugas de filtro Figura 32 Centrifuga de operación continua Figura 33 Centrifugas Figura 34 Tipo estacionario de banda horizontal. Figura 36 Trasportador de doble cinta para transportar carga a granel con gran ángulo de inclinación Figura 37 Esquema del transportador de cinta Figura 38 Posición de los rodillos respecto a la dirección del movimiento de la cinta Figura 39 Material de la cinta transportadora de tela encauchetada con tejido de algodón . Figura 52 Canalón dividido longitudinalmente por el tabique poroso Figura 53 Carga de un elevador de cangilones Figura. 54 Descarga de un elevador de cangilones Figura 55 Molino para cereales Figura 56 Molinos de martillos Figura 57 Molino de bolas Figura 58 Cortadora de pan. 51 Transportador "Redler" (vertical y horizontal). 50 Transportador "Redler" (horizontal) Fig. mezcladora de discos de paletas. Carro derramador. (c) De placas planas.de estaciones accionadoras: (a) con tambor accionador. abajo. Bandas transportadoras (a) De alambre redondo. (b) con dos tambores accionadores y uno desviador. mezcladora de hélice) Figura 62 Mezcladora de ancla y compuerta. la mezcladora para productos lácteos (fabricación de mantequilla) Figura 63 Mezcladora de carnes Figura 64 Amasadora de pan Figura 65 Clasificación de las bombas Figura 66 Tipos fluido de bombeo y de bombas Figura 67: Curvas de rendimiento de la bomba Figura 68 Trayectoria del flujo del líquido en el interior de una bomba centrífuga Figura 69: Componentes generales de la bomba centrífuga Figura 70: Componentes generales de una bomba centrífuga Figura 71: Corte transversal de una bomba que muestra la cubierta tipo voluta en su interior Figura 72 Cubierta sólida Figura 73 Aspiración axial/descarga superior Figura 74 Aspiración superior/descarga superior . Banda tubular. Figura 61 Mezcladoras (arriba. Esquema. abajo. mezcladora de palas planas. Figura 59 Molino cilíndrico Figura 60 Molino de rodillos para malta. Figura 45. mitad. Figura 44. (c) con Banda presionante Figura 42 Descarga de transportadores de banda con derramadores a modo de arado Unilateral (a): Bilateral (b) Figura 43. 49 Sistema de unión de las placas con las cadenas Fig. (d) De elementos configurados Figura 46 Transportadores de tomillo sinfín Figura 47 Tubo transportador Figura 48 Transportador de cadena Fig.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 40 Bandas transportadoras A) con pestañas onduladas y salientes B) Bandas transportadoras con superficie acanalada Figura 41. (b) De alambre plano. Figura 83 Bomba de pistón radial Figura 84 Bombas rotativas de pistones axiales Figura 85 Plato distribuidor de la bomba de pistones Figura 86 Bomba de diafragma Figura 87 Bomba de lóbulos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 75. Figura 88 Bomba peristáltica de tres rodillos. Figura 89 Cojinetes de plástico bomba peristáltica Figura 90 Bomba de tornillo Figura 91 Bomba de engranajes externos Figura 92 Bomba común de engranajes Figura 93 Bomba de engranajes bihelicoidales Figura 94 Bomba de engranajes helicoidales Figura 95 Bomba de engranajes internos centrados Figura 96 Tipos de ventiladores Figura 97 Clases de ventiladores Figura 98 Compresor de émbolo oscilante Figura 99 Compresor de émbolo rotativo Figura 100 Estufa Figura 101 Hornos Figura 102 Horno para ahumar Figura 103 Esquema ahumadero Figura 104 Hornos túneles Figura 105 Control de proceso de un horno túnel automático Figura 106 Estructura de un horno túnel automático Figura 107 Cinta de movimiento Figura 108 Cinta de solera refractaria Figura 109 Horno túnel tipo cintas de movimiento Figura 110 Caldera pirotubular Figura 111 Flujo del vapor en una industria cervecera Figura 112 Calefactor con vapor para almacenar agua caliente Figura 113 Sistema de intercambio de calor con vapor y agua Figura 114 Perfil típico de temperatura en un intercambiador de calor con vapor Figura 115 Esquema de una caldera con sus partes internas Figura 116 Diagrama general de una caldera y sus instalaciones Figura 117 Configuración interna de una caldera Pirotubular . Sello montado en el exterior de la cámara de la bomba y sus partes Figura 76: Tipos de impulsor Figura 78 Bomba de pistones Figura 79 Piezas internas de una bomba de pistones Figura 80 Bomba de tipo axial Figura 81 Partes de una bomba de pistones axial Figura 82 Bomba de pistón para transporte de uva. Figura 152Intercambiador tipo espiral Figura 153 Fenómeno de Adsorción Figura 154 Torre de Adsorción Figura 155 Proceso de Adsorción Figura 156 Ciclo de Regeneración del Agente Adsorbente Figura 157Torre de Adsorción de Carbón Activado Figura 158 Torre de absorción y diversos tipos de cuerpos de relleno Figura 159 Perfiles de concentración a ambos lados de la interface en cualquier sección de la torre de absorción Figura 160 Proceso de lavado de un gas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 118 Caldera económica Figura 119 Válvula de control de flujo del vapor de una caldera Figura 120 Medición de caudal de vapor Figura 121 Bomba de condensados Figura 122 Pasterizador de cerveza Figura 123 Esterilizador hidrostático Figura 124 Autoclave Figura 125 Planta de UHT Figura 126 Shiller de agua helada o glicol Figura 127 Torres de Enfriamiento Figura 128 Refrigeración de vapor de compresión Figura 129 Máquina de hacer hielo en bloques Figura 130 Máquina de hacer hielo en escamas Figura 131 Máquina de hacer hielo en tubos Figura 132 Máquina de hacer hielo en placas Figura 133 Cuarto frio Figura 134 Congelador de placas horizontales. Absorción gas-líquido . Figura 136 Liofilizador Figura 137 Eyector en el proceso de Liofilización Figura 138 Intercambiador de calor de haz de tubos Figura 139 Intercambiador de doble tubo Figura 140 Flujo en paralelo y en contra corriente Figura 141 Intercambiador de tubo y carcasa Figura 142 Disposición de deflectores Figura 143 Clases de arreglos para tubos Figura 144 Intercambiador de paso simple (1-1) Figura 145 Intercambiador (1-2) Figura 146 Intercambiador (2-4) Figura 147 Intercambiador de placas Figura 148 Placas para intercambiadores Figura 149 Flujo en los intercambiadores de placa de un paso Figura 150 Intercambiador de placas de dos cuerpos Figura 151 Hoja escariadora de intercambiador de superficie raspada. Figura 135 Congelador de placas verticales. Louvre Figura 180 Secador al vacío Figura 181 Secador spray Figura 182 Secador de lecho fluidizado Figura 183 Secador Infrarrojo Figura 184 Secador de leche Figura 185 Deshidratadores Figura 186 Destiladores Figura 187 Operación de la columna de destilación Figura 188 Alambique básico de destilación Figura 189 Proceso de transferencia de masa en una Caperuza de Burbujeo Figura 190 Proceso operativo en el fondo de la columna Figura 191 Operación en la cima de la columna Figura 192 Diagrama de Control de Proceso de la columna de destilación Figura 193 Crioconcentrador Figura 194 curvas experimentales de congelación Figura 195 Componentes básicos de un equipo de crioconcentración Figura 196 Secador de lecho fluido Figura 197 Fabricación de margarina Figura 198 Pieza de carne Figura 199 Instalaciones de un Matadero Figura 200 Aturdimiento mediante pistola percutora Figura 201 cortes de carne del ganado vacuno Figura 202 Identificación de los cortes en un cordero Figura 203 Instalación para colgar aves Figura 204 Instalaciones de una planta de Fruver .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 161 Evaporador de tubos cortos verticales Figura 162 Evaporador de circulación Figura 163 Alimentación hacia adelante Figura 164 Alimentación hacia atrás Figura 165 Alimentación mixta Figura 166 Alimentación en paralelo Figura 167 Estufa tipo “mufla” Figura 168 Horno eléctrico Figura 169 Horno para carro Figura 170 Olla para secado al vacío Figura 171 Secador de doble tambor Figura 172 Horno frutos secos Figura 173 Secadores de túnel Figura 174 Secador de transportador con circulación forzada Figura 175 Secador rotatorio directo vertical Figura 176 Secador rotatorio directo horizontal Figura 177 Secador rotatorio indirecto Figura 178 Secador rotatorio de vapor Figura 179 Secador roto . UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 205 Procesos de Frutas y Verduras Figura. Diagrama de Flujo General de Procesos de Industrialización de la Pulpa de Frutas Congelada Figura 208 Escamas de cereal Figura 209 Esquema del procedimiento ordinario de panificación Figura 210 Pan molde Figura 211 Laminadora de pan Figura 212 Fabricación de la cerveza Figura 213 Equipos para cervecería .206 Diagrama de Flujo de Operaciones para la Elaboración de Pulpas de Frutas Congeladas Figura 207. 8 ventajas y limitaciones de algunas clases de mezcladoras Tabla No. aplicable a la ecuación de potencia de un tornillo sinfín: Ecuación (6) Tabla 6 Valores del coeficiente de disminución k del flujo de material según sea el ángulo de inclinación ᵦ Tabla 7 Valores del coeficiente λ según sea el ángulo de inclinación del tubo Tabla No. Tabla 12 Variación de la capacidad de fabricación de hielo según la temperatura del refrigerante en una pequeña planta de hielo en escamas Tabla 13 Variación de la capacidad de una máquina de hacer hielo según la temperatura del agua Tabla 14 Temperaturas de refrigeración de los cuartos fríos Tabla 15 Especificaciones técnicas de una torre de adsorción con Carbón Activado Granulado CAG . posibles causa y solución en autoclaves. 9 Sistemas de Agitación múltiple Tabla 10 presiones de trabajo de un compresor de acuerdo al número de etapas Tabla 11 Guía de problemas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CONTENIDO DE TABLAS Tabla 1 Placas perforadas para cribas Tabla 2 Coeficiente k de reducción de la productividad del transportador en relación al ángulo de inclinación del transportador Tabla 3 Valores del coeficiente de adherencia f para la banda de tela encauchetada Tabla 4 Valores de λ para distintas cargas Tabla 5 Valores de F para distinto tipo de material alimentario. educación. 1. como también facilitar el proceso en la toma de decisiones en materia de inversiones. CLASIFICACIÓN Y SEPARACIONES LECCION 1 GENERALIDADES. De ésta manera los profesionales del área de alimentos se encuentran comprometidos con el diseño y selección de equipos. químicas. reológicas y sensoriales de los alimentos.1. tecnológicos. funcionalidad y efectividad de los procesos en la industria de los alimentos. así el profesional de esta área debe poseer una buena fundamentación en ciencias básicas y en procesos de transformación de los alimentos que le permitan aplicarla a la solución de problemas en la ingeniería de Alimentos sustentado en los principios científicos y de ingeniería para el diseño. MATERIALES DE FABRICACIÓN 1. Cada uno de ellos es importante y no se puede eliminar ninguno sin afectar seriamente la eficacia que se busca. Se debe conocer claramente el objeto empresarial. de acuerdo con los requerimientos del producto terminado.1 GENERALIDADES La tecnología de alimentos relaciona la ciencia con la técnica.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS UNIDAD 1 MAQUINARIA Y EQUIPOS APLICADOS EN LA TRANSFERENCIA DE MOMENTUM EN LOS PROCESOS DE PRODUCCION DE ALIMENTOS CAPITULO 1 RECIBIMIENTO. la disponibilidad del recurso humano y la naturaleza de la maquinaria y equipo para relacionarlos con la infraestructura física. SELECCIÓN. Los cuatro elementos fundamentales que se deben tener en cuenta para obtener éxito en el manejo de maquinaria y equipos son: Organización.1 ORGANIZACIÓN La Organización es un elemento muy importante para el Ingeniero ya que determina la optimización de diversos recursos bien sean físicos. microbiológicas. éste módulo busca suministrar una fundamentación básica que facilite y permita adquirir criterios para tal fin. humanos o económicos. desarrollo y operación de equipos y procesos en el ámbito alimentario teniendo en cuenta las características físicas. orientado al diseño específico de los equipos requeridos en la transformación de la materia prima. ELEMENTOS DE MAQUINAS Y . entrenamiento y mantenimiento. 3 Entrenamiento En la industria de los alimentos se requiere de un constante entrenamiento y actualización del personal para que sus actividades cumplan tanto con las exigencias del trabajo como con los adelantos tecnológicos y necesidades del mercado. esto incluye entender las partes del equipo y la función que cumple dentro de la transformación del producto. es conveniente implementar una capacitación inductiva del operario de manera integral. El conocimiento de cada máquina.1. destreza y riesgos de accidentalidad. . esto desarrollará confiabilidad en cada persona.1. aplicada a la disponibilidad tecnológica y a la infraestructura de la empresa. características que se deberán desarrollar a nivel de empresa. ubicación y piezas de mayor desgaste garantizan un trabajo coordinado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Como el objetivo empresarial define la complejidad organizativa de los sistemas de instalación con sus requerimientos y naturaleza entonces se relaciona directamente con la disponibilidad de máquinas. equipos y sistemas de potencia. permitirá delegar funciones y por ende un efectivo control de la calidad. Por esto un operario adecuadamente entrenado asegurará una mayor vida útil de los equipos y la calidad en el servicio producido en cada planta. 1.4 Mantenimiento El mantenimiento de los equipos ocupa un primer plano máxime si se tiene en cuenta que este es el que permite su funcionamiento eficiente. integral y funcional. habilidad. El entrenamiento abarca aspectos de reconocimiento general de cada parte del proceso. redes de distribución.2 Educación La capacitación de los diferentes niveles operativos del personal vinculado directa o indirectamente al proceso productivo incide en beneficio de la empresa y en la optimización del proceso.1. su sistema de alimentación. codificación. 1. Para disminuir los riesgos de accidentalidad y garantizar una optimización de los recursos. alimentación y montaje. 1. Finalmente hay que destacar en la relación del hombre con el sitio de producción su capacitación. esto se logra con un acertado programa de mantenimiento en combinación con un apropiado programa de producción que no exceda los límites del equipo. Esta capacitación debe ser objetiva. Estos soportes deben ser solidarios con los elementos estructurales. el estructural y de soporte. o la carcasa generalmente en material fundido de acuerdo con los requerimientos funcionales de este.5 Equipo Es uno o más sistemas organizados e integrados para realizar un proceso o una operación unitaria. con muy pocas excepciones. Para los cálculos mecánicos las fuerzas se expresan en función del área sobre la cual se aplican.1. Un sistema o un subsistema pueden realizar una o más operaciones simultáneas.1 Sistema operacional Es el elemento o conjunto de elementos encargado de realizar la función específica del equipo. 1. En la inmensa mayoría de los equipos se constituye en el cuerpo del mismo.3 Sistema de soporte Es el sistema que permite la fijación del equipo a una superficie. los sistemas operacionales tienen movimiento para ejecutar su labor. por ejemplo una olla doméstica.1.1.1. no obstante. los de transmisión de potencia.1. Sistemas Desde un punto de vista eminentemente mecánico los equipos se componen de uno o más sistemas. esta relación recibe el nombre de esfuerzo.6. Maquinaria Conjunto de equipos para desarrollar un proceso industrial 1.1. Dependiendo del equipo y su disposición. los soportes pueden ser horizontal. fin o servicio.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. Normalmente el sistema operacional está sometido a fuerzas de diversa índole y que producen diferentes efectos.2 Sistema estructural Pieza o conjunto de piezas que permite la integración de los demás sistemas. 1. el motriz y energético.7. 1. tanto de piso como de techo y vertical o lateral sobre paredes. el de control y los de automatismo. a nivel industrial 1. En algunos equipos el sistema operacional lo es todo. a la vez cada sistema consta de uno o más subsistemas.7.7. .7. Los principales sistemas son: el operacional. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1.1.7.4 Sistema de transmision de potencia Conjunto que causa y transmite el movimiento desde el sistema motriz al sistema operacional, generando los desplazamientos de las piezas del equipo para lograr el principio de funcionamiento mecánico de este. Estos sistemas de transmisión de potencia pueden ser por engranajes, poleas ejes directos, etc. 1.1.7.5 Sistema motriz y energetico Suministra la energía eléctrica o mecánica requerida para el movimiento de las piezas. El motor es la máquina destinada a la transformación de la energía térmica o eléctrica en movimiento mecánico útil. Los motores pueden utilizar energía calorífica, eléctrica, hidráulica y convertirla en energía mecánica ya sea de rotación o desplazamiento. 1.1.7.6 Sistema de control operacional Conjunto de elementos que permiten el control operacional y mecánico del equipo así como de las variables especificas del proceso de producción del que forma parte. Los sistemas de control buscan ahorrar energía, mejorar la utilización de la maquinaria, optimizar el rendimiento de las instalaciones al evitar fluctuaciones, disminuir el mantenimiento y la mano de obra, mejorar la homogeneidad de los productos y su calidad, disminuir las mermas o pérdidas de producto y mejorar la seguridad de las instalaciones, entre otras. 1.1.7.7 Sistema de automatismo Conjunto de instrumentos de medición y control que permiten el funcionamiento de la maquinaria de acuerdo a un programa operacional previamente definido. El objetivo que se persigue cuando se habla de control de una variable es el mantenimiento del valor de la magnitud dentro de un margen prefijado, y la regulación automática tiende a hacer que se recupere la situación anterior a la variación desestabilizadora. El control de la variable puede realizarse manualmente o automáticamente a través de dispositivos que realizan acciones sobre los equipos, sin la intervención humana. En algunos equipos y de acuerdo a su tamaño y grado de automatización se tienen sistemas como son hidráulicos, neumáticos, de enfriamiento o refrigeración, de calefacción, de seguridad, etc. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1.1.8 Análisis de los sistemas en un equipo Para entender estos sistemas se recurre a un sencillo molino picador de carnes que se utiliza para trocear las materias primas que entran en la composición de la mayoría de productos cárnicos. Técnicamente esta máquina es un molino de discos, que efectúa una operación unitaria de reducción de tamaño. El molino consta de las siguientes partes básicas como se muestra en la Figura 1. Figura 1 Molino 1 Tolva de recepción y alimentación de la maquina, 2 Rejilla de protección. 3 Túnel de alimentación de la máquina. 4 Tuerca de fijación del tornillo de propulsión sinfín. 5 caja de transmisión, 6 Graseras, 7 Motor eléctrico, 8 Base de la máquina, 9 Ruedas para el traslado, 10 Tornillo propulsor sinfín, 11 Cuchilla de cuatro hojas, 12 Disco perforado, 13 Anillo de retención, 14 Cabeza guía de fijación, 15 Ranura, 16 Eje, transmisión del movimiento de rotación Ayudados por ésta figura se establecen los siguientes sistemas: Operacional, lo constituyen dos discos (11 y 12), uno fijo y el otro giratorio. El disco fijo está sujeto a la estructura, en tanto el giratorio se sujeta al tornillo de alimentación (10). Es aquí donde propiamente ocurre la molienda. Cuando el material tiene un tamaño relativamente grande la trituración va ocurriendo UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS mientras se alimentan los discos. Estructural, se conoce también como cuerpo o carcasa (3 y 8) y es donde se ubican y contienen los demás sistemas. También como el resto de partes está elaborada en fundición. De Soporte, para fijar la máquina o transportarla dentro de la planta se dispone de unas ruedas para el traslado (9) con un freno de sujeción para asegurar el conjunto al soporte. Alimentación o Carga. Este sistema está compuesto de varios subsistemas como son la tolva (1) de acumulación para alimentar (3), y el tornillo sinfín (10), que hace parte de otro sistema. Motriz, para el caso de este equipo la máquina dispone de un motor eléctrico (7) el cual genera la fuerza de trituración, mediante un torque en un movimiento giratorio, dado por el eje y transmitido a la caja de transmisión (5) que se encarga de cambiar las revoluciones y el ángulo de rotación necesario. Transmisor de potencia, para este ejemplo el sistema de transmisión de potencia está conformado por una caja de transmisión (5), el tornillo sinfín (10). Control. El molino dispone de dos discos, uno para determinar o controlar el tamaño del producto (12), y otro para protección del operario (2). Las posiciones correctas para dos discos con dos cuchillas se pueden observar en la figura 1 y son: 1. Tornillo propulsor sinfín 2. Primera cuchilla 3. Primer disco con perforaciones de 8 mm 4. Segunda cuchilla 5. Segundo disco con perforaciones de 4mm 6. Anillo de retención 7. Cabeza de fijación En la misma figura, la posición correcta para el uso de un disco con una cuchilla es la siguiente: 8. cuchilla 9. Disco con perforaciones de 8 mm 10. Primer anillo de retención 11. Segundo anillo de retención UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 2 Interior del molino 1.1.9 Materiales de fabricación de los equipos Es importante conocer los diferentes materiales que se utilizan para fabricar máquinas y equipos de la industria alimentaría ya que esto permite comprender, relacionar, evaluar y seleccionar cada uno de ellos de acuerdo con la naturaleza de la materia prima y la operación o proceso unitario al que se somete para la obtención del producto terminado. En la elección de los materiales más apropiados se debe tener en cuenta, entre otros, la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas o resistencia a los esfuerzos. De acuerdo a los equipos, sus elementos están elaborados de diversos materiales, siendo metales los más usuales y entre ellos los aceros, el cobre y el aluminio. Igualmente se emplean aleaciones como bronces, y latones y hoy por hoy, plásticos y polímeros, como PVC, Teflón, etc. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1.1.10 Propiedades de los materiales Los equipos, especialmente los sistemas operacionales están en contacto con sustancias que pueden afectar la estructura química y física de los materiales con los cuales están fabricados. En general todos los sistemas soportan fuerzas de diferente índole, que puedan causar daños, aún rupturas, en la estructura física de los materiales. Los materiales empleados en la fabricación de equipos deben tener propiedades químicas y físicas que le permitan realizar satisfactoriamente el trabajo durante un largo tiempo, conocido como vida útil de equipo. Las piezas ó conjuntos de los equipos se fabrican en diversos materiales, ello dependiendo de las acciones físicas y químicas a los cuales están sometidos. Los principales efectos o acciones químicas son la corrosión y la incrustación, a la vez la corrosión puede obedecer a la acción química o a la acción de corrientes eléctricas continuas que se generan en los materiales y que llevan a la ionización de los compuestos químicos de los que están elaborados los materiales. Las fuerzas aplicadas a aéreas especificas de los elementos o sistemas que conforman un equipo se denominan esfuerzos, con símbolo τ., teniendo como expresión τ = F/A (1) Las unidades de los esfuerzos, son exactamente las mismas de la presión, aunque comercialmente se emplean kg/cm2 y psi. 1.1.8.2 Resistencia a la corrosión En la industria de alimentos los equipos utilizados son sometidos a acciones químicas tanto por las materias primas como por los agentes de limpieza. Teniendo en cuenta que son de vital importancia las condiciones de asepsia de la maquinaria, ésta no debe presentar deterioros y por esto la importancia de la resistencia a la corrosión de los materiales en los que son fabricados. Para una acertada elección del material es conveniente someterlo a situaciones similares a las del ambiente del proceso en cuanto a temperaturas, presión y tiempo. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 3 Corrosión e Incrustación 1.1.12. Resistencia a la incrustación Prácticamente todos los líquidos, aún el agua potable, empleados en la industria de alimentos tienen sólidos disueltos que en diversas circunstancias forman depósitos o incrustaciones que afectan la superficie o pulido de los materiales, generando condiciones adversas para aseos pero si propicias para el desarrollo de microorganismos. Algunos materiales son muy afines a esos depósitos, tal es el caso de tuberías galvanizadas respecto a las aguas potables en tanto que las de PVC, presenta mínima afinidad a las sales que contienen las aguas potables. 1.1.13 Resistencia a los esfuerzos Cuando sobre un cuerpo fijo e inmóvil se aplica una fuerza, el cuerpo sufre una deformación más o menos visible. Según la posición de la fuerza respecto al cuerpo éste estará sujeto a esfuerzos de tipo diverso, de las cuales cinco se consideran fundamentales y se denominan simples. Para entender los diferentes tipos de esfuerzos se considerará un sólido de sección uniforme y forma alargada, llamado genéricamente viga con un extremo fijo rígidamente, como en el ejemplo de las Figuras 4 a 7, empotrado en un extremo, se muestran los cinco esfuerzos simples que son: Tracción, compresión, cortadura, flexión y torsión. 1.1.14 Tracción Cuando un material empleado en la construcción de una máquina debe recibir cargas continuas o alternativas, en el sentido axial y éstas cargas tratan de estirar UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS la viga, es decir se separan del centro hacia los extremos causando def deformación, se dice que la viga está sometida a un esfuerzo de tracción simple. Figura 4 Esfuerzo de tracción 1.1.15 Compresión El efecto contrario de la tracción es la compresión, donde las fuerzas ejercidas en la viga tienden a desplazarse de los e extremos xtremos hacia el centro en el sentido axial de esta, generando un esfuerzo que se denomina compresión simple. Figura 5 Esfuerzo de Compresión 1.1.16 Cizalladura El elemento sufre un esfuerzo de cizalladura cuando la resultante de las fuerzas aplicadas está situada en el plano de una sección del sólido perpendicular a su centro. La fuerza de acción y reacción perpendiculares a la viga son paralelas pero no están en la misma línea de acción, generando así un esfuerzo cortante o de cizalladura. rzo de cizalladura o cortadura Figura 6 Esfuerzo 1.1.17 Flexión Figura 8 Esfuerzo de torsión 1. Un fluido puede definirse por la fuerza uerza y por lo tanto cambia de forma. Se puede considerar que los gases. En las industrias de procesos gran parte de los materiales se encuentran en forma de fluidos por lo tanto deben ser almacenados manejados. SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN Los fenómenos de transporte tienen lugar en aquellos procesos. bombeados y .1. líquidos y vapores. tienen las características de los fluidos y por lo tanto obedecen a muchas leyes comunes. en los que se establece el movimiento de una propiedad (masa.2 LECCIÓN 2 RECIBIMIENTO. masa. como en el ejemplo de la viga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Este esfuerzo tiene lugar cuando las fuerzas tienden a curvar o variar la curvatura del sólido. donde la fuerza es perpendicular al sentido axial de la viga. . momentum o energía) en una o varias direcciones bajo la acción de una fuerza impulsora. esto causa un esfuerzo simple llamado flexión Figura 7 Esfuerzo de flexión 1. Al movimiento de una propiedad se le llama flujo. que tienden a hacer girar el elemento sobre su propio eje. El flujo y el comportamiento de los fluidos revisten una gran importancia en algunas de las operaciones unitarias de la Ingeniería de Procesos. conocidos como procesos de transferencia.18 Torsión Deformación que experimenta un cuerpo por acción de dos pares de fuerzas opuestas y situadas en planos paralelos. el CO2. se encuentran equipos para pesaje. aceites. Cuando un fluido es afectado por los cambios de presión se dice que es incomprimible. Los fluidos característicos son el agua. comprenden la recepción de materia prima. se compone de: . La mayoría de los líquidos son incomprimibles.brambati. Figura 9 Equipo de recepción de café http://www. Los gases son considerados como fluidos comprimibles no obstante si estos se sujetan a porcentajes de cambios de presión y temperatura bajos los cambios en su densidad serán poco considerables y se pueden considerar como fluidos incomprimibles Existe un grupo de maquinaria y equipos.2 2 Báscula de pesaje La báscula de pesado tipo plataforma en material de hierro. que deben sus características y funciones a la preparación inicial de los alimentos dentro del proceso de producción.it/?page=Brambati:Impianti&type=caffe&lang=es_ES 1. bandas y mesas de selección. el aire.2 1 Recibimiento En esta parte de los procesos productivos alimentarios. selección y clasificación de los alimentos para que cumplan con los requerimientos y parámetros de calidad exigidos para continuar con la transformación del alimento. lechadas o suspensiones y jarabes espesos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS procesados haciendo necesario familiarizarse con los principios que rigen al flujo de fluidos y también a los equipos que se utilizan. lavadoras y peladoras entre otros equipos. estas partes del proceso casi siempre. limpieza. 1. 2. deben estar . Ver figura 10 Figura 10 Báscula para diferente tipo de pesaje Figura 11 Equipo de clasificación y limpieza café verde 1. fiel.3 Almacenamiento de granos Los tanques de almacenamiento de materia prima en grano. ruedas para transporte y cuatro pesas auxiliares.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS plataforma de pesado. vara de lectura. producción y espacio dentro de la empresa. dejando entre ellos callejones centrales y transversales que permitan la movilización de personal y el equipo de evacuación. Los arrumes deben armarse con un metro de separación aproximadamente de las paredes. con trabe entre si él arrume debe tener forma piramidal para conseguir mayor estabilidad. . Esta capacidad debe estar basada en una planeación de progreso de producción y del crecimiento de la empresa. Figura 12 Silos de Almacenamiento de sémola Los granos se arruman en sacos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS diseñados para la capacidad de almacenamiento. Las bodegas para almacenamiento de grano deben tener unas dimensiones de ancho de 25 a 30m y altura hasta 7 m. El sistema de almacenamiento a granel en los silos verticales economiza mucha mano de obra y generalmente es el sistema más adoptado por las fábricas de construcción reciente. . en acero inoxidable. Los silos son construidos en el sitio. la mayoría de los silos se construyen en planchas de acero liso o corrugado con fondo cónico permitiendo un almacenamiento hermético. los cuales permiten a evacuar más rápido el producto. La junta agrafada helicoidal proporciona al cilindro una rigidez y una resistencia extraordinaria. cada vuelta de la espiral es fijada por la precedente mediante el sistema de unión con agrafes. son más económicos.it/?page=Brambati:Impianti&type=pasta&lang=es_ES Este tipo de almacenamiento es utilizado corrientemente para semillas oleaginosas. La colocación de depósitos y de silos se basa en la utilización de una cinta de acero metálica en forma de espiral continua de un diámetro dado. por otra parte.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Otra manera de almacenar el grano es en silos. Figura 13 carga sémola http://www.brambati. Para el almacenamiento de la soya. Pueden ser construidos con bandas de acero o más frecuentemente en acero galvanizado. de calibre mayor que las paredes laterales. el almacenamiento en silos verticales no es el indicado.4 Almacenamiento de líquidos Los depósitos o tanques son indispensables para recibir los líquidos que vayan a intervenir en un proceso de fabricación y para recibir la materia prima si es líquida. esta última solución permite a la vez la utilización ideal del espacio y del volumen disponible y el uso de dispositivos simplificados de llenado o vaciado. A veces los tanques se reúnen en conjuntos numerosos formando un parque de tanques. son muchos más cómodos pues son remachados o atornillados y tienen una ventaja de estanqueidad perfecta sobre estos últimos. de níquel o de otros . Se fabrican tanques cilíndricos con fondos planos de hasta 30 metros de diámetro y 12 de altura. Las piezas que hayan de servir como fondos son. con el fin de formar un almacén de gran cabida. y soldarse. Existen sistemas de silos horizontales construidos generalmente en acero y equipados con dispositivos automáticos de carga y descarga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS además la superficie interna es lisa. Las láminas pueden curvarse. en hormigón o en una combinación de los dos. siendo menos frecuente que se remachen y calafateen.000 toneladas o más.2. Cada vez se usan más los revestimientos con acero inoxidable. Generalmente están provistos de dispositivos de control de temperatura. si se desea. Estos silos son más económicos que los silos de hormigón. Los tanques eran fabricados originalmente como cubas de madera. Su aspecto puede ser clásico o semiesférico. en general. resulta ser más interesante utilizar silos de gran capacidad unitaria. 1. que es muy apreciado por su resistencia y por poderse disponer del mismo en láminas grandes que requieren solamente un mínimo de juntas. Los tanques esféricos son de mayor resistencia a las presiones interiores. El diámetro de los silos varía de 3 a 20 metros y puede alcanzar hasta 22 metros de altura. El material estructural usado principalmente es el acero al carbono. de ventilación potente y de recirculación o de trasiego de una celda a otra. Estos silos son construidos en acero. En el caso del algodón o de otras materias primas. en la actualidad los tanques de madera sin revestimiento no se utilizan más que cuando sea necesario que su pared sea neutra frente a los líquidos que hayan de contener y no se dispone de otro material que sea aceptable. alcanzando 40. trabajan a presión atmosférica y son: -Techo flotante -Techo fijo -Techo abierto Ventajas de tanques de techo flotante: • Menores perdidas por evaporación causadas por la variación de temperatura • Al llenarse no hay que evacuar vapores. Tipos de tanques de almacenamiento Estos tipos de tanques no están sometidos a presión.1. y de metales resistentes a los ácidos y a muchas disoluciones salinas. En la industria alimentaria normalmente el almacenamiento se produce en las fases de llegada a la planta entre las fases intermedias de la producción y en la fase de producto final.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS aceros aleados propios para chapar. 1. en el consumo de vapor para mantener la temperatura en algunos casos. de vidrio pyrex con rebordes en materiales especiales y de porcelana. y también para los estacionarios. Las variables en el costo de almacenamiento están dadas por pérdidas por evaporación de producto. para ser empacado y distribuido.2. etc. de tres calidades de vidrio para toda clase de fines. la utilización de energía para el bombeo. Para las tuberías se dispone de tubos de acero.4. Así mismo. pues no hay espacio entre liquido y techo • Reduce el riesgo de incendio por no existir aire en contacto con el líquido • Al no haber espacio no hay mezclas explosivas Ventajas de tanques del techo fijo: • Menor costo que el tanque de techo flotante • No deben soportar la carga del agua lluvia • Tolerancias de fabricación pueden ser mayores que las de otros tipos de tanques • Es el adecuado para pequeñas dimensiones Ventajas de techo abierto • Costo de fabricación bajo • No almacenamiento de productos volátiles • El agua u otros líquidos afectan su contenido . de tuberías de vidrio de diámetro de 1 pulgada o 1 1/2 pulgada. pueden adquirirse tanques forrados de vidrio. sobre todo para los tanques transportados por ferrocarril. Abrasadoras de tapadora: Es un accesorio que se utiliza para lograr una mejor hermeticidad de la tape al tanque porque permite sellar con un sistema de atornillado. .4. La soldadura de esas plaquetas puede ser por solape (una soldadura encima de la otra) o una soldadura en contra uniendo dos soldaduras con un refuerzo debajo de estas. ácidos • techos flotantes Todos los productos volátiles 1. son tuberías de cobre.4. Para definir la altura se debe tener en cuenta: • La compresión máxima del soporte o base. Serpentines: De forma helicoidal.2.2. Muchas veces los serpentines se usan para calentar o mantener a cierta temperatura el contenido del tanque para poderlo bombear. Dimensiones de los tanques Estas están dadas por la capacidad y a partir de ésta se determina el diámetro y la altura. lo que limita la altura del tanque y muchas veces se debe hacer una losa de sedimentación. Adicionalmente lleva un anillo periférico de hasta 610 milímetros para tanques de diámetro mayor a 15 metros. Para diseñarlo es necesario tener en cuenta si hay agitación mecánica dentro del recipiente y si el proceso es continuo o de bache. estos serpentines son considerados como superficies de transferencia de calor y son muy económicos. acero inoxidable o aleaciones que se utilizan para las necesidades de transferencia de calor al fluido. Manómetros: Los cuales controlan la presión necesaria para el desarrollo del proceso dentro del tanque. aceites lubricantes. el borde de la tape al tanque. que son como segmentaciones para mejorar la resistencia. Válvulas de escape: Son sistemas que permiten el escape de vapor cuando se presenta una sobre presión en el interior del tanque.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Líquidos almacenados • techo abierto: agua para usos industriales • techo fijo: fracciones pesadas de petróleo. 1.2. • El fondo de los tanques algunas veces está formado de virolas.3. Aditamentos de los tanques Carcasa cilíndrica: Es un recubrimiento del tanque por donde circula un fluido que calienta o enfría el contenido del tanque. Espiral simple o plano: Hay serpentines en forma rectangular para tanques rectangulares y son considerados como tubos rectos. lana de roca.4.4. En procesos lácteos se encuentran tanques que son denominados como depósitos de regulación. que permitan el acceso al techo y la plataforma se instala a la llegada de la escalera al techo y esta se rodea de una barandilla que protege contra caídas y convierte al techo en visitable. Durante un proceso las paredes de los tanques tienen pérdidas de calor por convección y por aire. En los procesos para obtención de grasas y aceites. cribas. Indicadores de nivel: Donde es posible apreciar de manera fácil y segura el interior del contenido del tanque. etc. en el caso de producción de helado está el tanque mezclador y el pasteurizador. Se utilizan diferentes tipos de aislamientos para evitar estas pérdidas que pueden ser: fibra de vidrio. los tanques que se utilizan se denominan tanque de fusión. en estos grupos se encuentran gran variedad según sus aplicaciones a continuación se hablara de los principales. Escaleras y plataformas: En los tanques de altura superior a 4 metros deben instalarse escaleras helicoidales.2. Sistema de alimentación: Es un ducto por donde se hace el llenado del tanque. Cobre y Aleaciones con otros materiales. filtros y centrífugas entre otros. sedimentadores. para agua de proceso. También se encuentra el tanque en donde la mezcla se lleva a 4 grados centígrados por 8 horas. para el proceso de maduración. de retención. resinas fenólicas expandidas. de evaporación y de separación del disolvente. 1. 1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Drenaje: Son usados para decantación en el mismo proceso o para la limpieza y mantenimiento del tanque y su sistema funciona con una llave de cierre. espesadores. siendo un tanque de doble función por tener una doble camisa donde se pasteriza.3 LECCIÓN 3 SELECCIÓN Para la selección y clasificación los equipos más utilizados son: los separadores magnéticos. Materiales más utilizados en la elaboración de tanques Los materiales más utilizados son: Acero inoxidable. espuma de poliuretano expandido. . de cristalización y de recepción. En alimentos prácticamente en todos los procesos se necesitan tanques. Ver Figura 15. Es muy útil en la selección de frutas. tubérculos y otros alimentos de regular tamaño Figura 14 Banda de selección 1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. Ver figura 14.100 °C.3 2 Prelavadora La prelavadora es utilizada normalmente cuando. siguiendo después un proceso de lavado normal para la extracción del jugo. Los prelavadores están generalmente constituidos por un tanque de lavado por inmersión. una poseta para enjuague y una sección plana que puede ser utilizada para la preselección. ácidos y temperatura entre 0 . La estructura que soporta la banda es de acero inoxidable y los soportes del conjunto de material en chapa de hierro y galvanizado. En la industria de conservas como caso específico de frutas. el producto debe ser sometido a operaciones preliminares que lo preparen para cumplir con los requerimientos mínimos de limpieza de la siguiente etapa. antes de entrar en la línea de producción. un transportador de rodillos.3 1 Banda de selección Es una banda transportadora sinfín de caucho corrugado y resistencia a la acción de álcalis. . se prelavan para efectuar la separación de cáscaras. se presenta una acción abrasiva provocada por la fricción de los alimentos. • Refuerzo en espiral para el avance del producto también en acero inoxidable • Dos ejes con rodillo para el soporte y la rotación del tambor. durante la rotación de las mismas. • Motor con doble transmisión.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 15 Prelavador 1. • Una estructura en acero al carbono o acero inoxidable • Un tambor cilíndrico en lámina perforada con anillos de rotación. Observar Figura 16 Partes principales de la máquina: • Bandas o tolvas de alimentación y descarga del producto. en el interior del tambor rotante en este proceso. en las frutas sometidas a pelado químico. Este tipo de lavado.3 3 Lavador Un lavador rotatorio utiliza un sistema de lavado ideal para las frutas y verduras de buena consistencia y con formas aproximadamente esféricas. Aquí se ap aprovecha la acción mecánica ejercida por los violentos movimientos del agua. • Figura 16 lavadora . con reducto reductor r de lubricación permanente. o. también es utilizado para eliminar los residuos de soda. . son máquinas normalmente construidas en acero inoxidable y aluminio anodizado.4 LECCIÓN 4 CLASIFICACIÓN Para la selección y clasificación los equipos más utilizados son: los separadores magnéticos. El disco girante de forma particularmente perfilada y caja abrasiva interna. sin reducir sus dimensiones.3. Figura 17 Peladora 1. los descartes de elaboración son descargados al instante por la acción de un chorro continuo de agua. la cual es removible. siguiendo su irregularidad de forma. cribas. espesadores. Ver figura 17. 1. El disco está recubierto de carburo de silicio. filtros y centrífugas entre otros. tolvas de alimentación y descarga sistema de transmisión de potencia. en estos grupos se encuentran gran variedad según sus aplicaciones a continuación se hablara de los principales. Estos equipos formados principalmente por una caja abrasiva. un disco giratorio recubierto de carburo de silicio. permiten distribuir de manera uniforme la acción de mondadura de toda la superficie de los tubérculos. En algunos casos estas máquinas son adaptadas con diluidores de desperdicios. sedimentadores.4 1 Separadores Magnéticos Los separadores magnéticos permiten separar ciertas substancias de otras con las que formen mezclas físicas a causa de la diferencia de la respuesta que dichas substancias den a la acción de un flujo magnético. de larga duración y puede ser desmontado para facilitar su limpieza. permiten producir gran cantidad de tubérculos óptimamente descortezados.4 Máquina peladora La aplicación principal de las maquinas peladoras se encuentra en la industria que maneja tubérculos. De tal manera.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. que venia usándose desde hace tiempo. e incluso desplazado. con uno o varios estantes o pisos. Al escoger un sedimentador es necesario tener en cuenta no sólo las características de sedimentación de los sólidos. En los últimos años el electromagnetismo. Se denominan espesadores cuando separan un líquido de una suspensión bastante concentrada que contenga. rastrillos o rascadores. los líquidos o. dotados todos de brazos móviles. . con lo cual se desprende y es recogido y almacenado en un depósito separado. Algunos espesadores son aparatos que constan de un solo compartimiento.4 2 Sedimentadores y espesadores Para realizar las separaciones más rápidamente se han proyectado sedimentadores qué aceleran el proceso. La porción no magnética del material cae cuando el tambor gira. El separador magnético más importante es el de tipo de tambor: está formado por un cilindro dentro del cual se mantiene en posición fija un imán o una combinación de imanes. pero el hierro es retenido más tiempo. o en los granos de trigo. En el separador micro-magnético para polvos. que tienen dos. cuatro o más compartimientos y que han sido el resultado de la observación de que en los depósitos del mismo diámetro se produce substancialmente la misma cantidad de líquidos claros con independencia de la profundidad. es decir los espesadores y clarificadores mecánicos de tipo continuo. No siempre se tiene presente esta distinción. que se usan con éxito. del 1 al 25 % de sólidos. por ejemplo. Se mantiene unido a la pared del cilindro hasta que éste. sistemas de alimentación y descarga continuas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El hierro metálico que aparece a veces en el vidrio molido o entre los huesos molidos de una fábrica de gelatina. sino también si los productos valiosos que se trata de separar son los sólidos. Ambos. por el magnetismo permanente. el material magnético es arrastrado por un segundo rodillo magnético (de inducción). La parte que forma el tambor es móvil y gira alrededor de un eje horizontal. Éste ofrece la enorme ventaja de su simplicidad. También existen otros. ha sido suplementado. puede separarse de estos materiales mediante una polea magnética que ocupa el lugar de la polea de mando o motriz de cualquier transportador de cinta. con su movimiento de rotación. lo aleja del campo magnético. 1. y clarificadores cuando los líquidos solamente tienen un pequeño porcentaje de sólidos que frecuentemente hay que expresar en partes por millón. se puedan barrer las espumas hasta un vertedero radial. en el que mediante movimientos suaves de brazos y paletas se promueve la formación y crecimiento de flóculos. que presentan forma de campana. Los rastrillos empujan suavemente los sedimentos hacia la periferia por la que caen lentamente a lo largo de las paredes del depósito hasta el concentrador que forma la cámara inferior. Este compartimiento queda sólo parcialmente lleno. de modo que mediante una paleta rotatoria. presenta dos brazos rotatorios.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Dicho esto con otras palabras. teniendo la parte superior cierta pendiente. Todos los sedimentos que se forman en el clarificador pasan a un espesador de fondo. que se ajusta de forma tal que llegue solamente a tocar la superficie del. Los líquidos claros se extraen por la zona superior de cada uno de los compartimientos de clarificación. desde el que pueden conducir a un tanque exterior de almacenamiento. pasando a una salida dotada de las tuberías y válvulas adecuadas. En la parte más alta del clarificador existe un compartimiento de coagulación. entre 2 y 5. la parte superior de cada campana constituye el fondo del compartimiento de clarificación situado encima de la misma. . Tanto las campanas como el compartimiento de coagulación están dotados de ventilación. Por debajo del compartimiento de coagulación existen una serie de compartimientos de sedimentación. líquido. dirigida hacia la pared exterior del depósito. • Clarificador continuo Tipo Graver: existe un depósito cilíndrico vertical. incluidos los dos brazos que barren con rastrillos el fondo de cada una de las cámaras de sedimentación. Existen brazos mecánicos que eliminan el lodo sedimentado en cada piso. Todas las operaciones se ejecutan de manera continua. La papilla que se ha de tratar se introduce de manera ininterrumpida. que hacen que los sedimentos se trasladen hacia un orificio central por el que se descargan con cierta frecuencia. el cual está dotado de un eje central que soporta todas las partes dotadas de movimiento mecánico. La velocidad de giro del eje principal es de 3 a 12 revoluciones por hora. equipado con un número de compartimientos poco profundos. Por debajo de las cámaras de sedimentación existe un concentrador. que está constituido por una cámara cuyo piso tiene pendiente hacia el centro. se ha observado que el rendimiento por volumen de papilla es mayor en líquidos clarificados cuando los recipientes son de poca altura. cuyos pisos tienen una pendiente descendente hacia la circunferencia. penetrando por el centro de la cámara de coagulación. las más utilizadas son las cribas planas cortas que están destinadas a la clasificación de productos que se obtienen durante el proceso de trituración de granos. por medio de herrajes. Su capacidad. en el cual de manera simétrica. hasta 3. Igualmente pueden encontrar aplicación en la clasificación de productos a granel en otras ramas de la industria. que es el más pequeño. que van desde 8 metros de diámetro y 9 metros de altura. que es el más grande. Figura 18 Criba Las cribas se componen de los siguientes elementos básicos: Bastidor de soporte.4 3 Cribas En la industria molinera las cribas son utilizadas para la clasificación de los granos. 1. Su aplicación fundamental es la clarificación del jugo de caña de Azúcar durante el proceso de extracción del azúcar. va montado el sistema de accionamiento sin husillo. por ejemplo. En cada bastidor de trabajo hay un marco de inserción para la colocación del cierre (red o gasa para harina) bajo el cual se encuentran los elementos limpiadores. doblados completamente. en función del zumo de azúcar obtenido de la caña. en algunos casos en que se ha de realizar la clarificación del agua y en la extracción de todo el contenido del clarificador. como.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El clarificador continuo Tipo Graver se fabrica de 9 tamaños. es de 208 a 227 litros por minuto. La construcción de los concentradores de Graver hace posible la recirculación de parte de los sedimentos en aquellos procesos en que esta fase sea necesaria. para el movimiento circular (giratorio) Cajas de criba compuestas de bastidores de trabajo.15 metros de diámetro y 4. .8 de altura. fijados a las tapas y a los marcos interiores. Como ejemplo de algunos tipos de placas perforadas para cribas que se encuentran en el mercado se muestra a un proveedor mexicano: “Cribas y productos metálicos S. de las propiedades fisicoquímicas del producto por cribar. Tableros de entrada con mangas de tela y abrazaderas para la unión de la criba con las instalaciones de alimentación del producto.” con su página www.mx y una muestra de esta información se ve en la Tabla 1 Tabla 1 Placas perforadas para cribas Placa perforada • • • • • • Tipo de Aberturas Redonda Hexagonal Cuadrada Ranurada (slot) Aceros Acero estándar 1012 Acero A-36 • • • • • Tipos de fijación Con ángulo para tensado lateral Barrenado para sistema atornillado Resaques especiales Bastidor según sus necesidades Tipos de dobleces Doblez estándar calibre 1/4" A-36 a menores .A.com. Herrajes de las cajas de cribas. para la unión de la criba con las instalaciones de recepción del producto El rendimiento de una sección de la criba depende del género. abrazaderas y tensores. En la Figura 19 se observa una placa perforada para criba.cypm. así. mangas y abrazaderas de cinta. Figura 19 Placa perforada para criba Las características técnicas del rendimiento indicadas se refieren a los parámetros cualitativos de los productos que se obtienen durante el proceso de trituración del grano.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La fijación de las cajas de criba en el bastidor portador se realiza con varillas de suspensión. como también. así como también los tensores verticales. compuestas de hierros en U. de la dimensión de la malla y de la luz de los cierres de los marcos de inserción. Placa inferior con los tubos cortos de salida. de cualquier materia que no deba formar parte de un artículo. que es la eliminación de los residuos levemente adheridos. micelación: la suciedad forma micelas que son transferidas a la solución acción mecánica: la suciedad es arrancada de la superficie sólida por la energía cinética de la solución: La limpieza en la industria alimentaria tiene 2 propósitos: prevenir la intoxicación alimentaria y . de la limpieza que sería la remoción de los depósitos fuertemente adherentes con ayuda de sustancias químicas. Succidus: jugoso.A. La suciedad (lat.5 LECCIÓN 5 LIMPIEZA 1. orgánico o inorgánico. la limpieza es esencial en aquellos procesos destinados a la eliminación de todo tipo de suciedad en las superficies. visible o invisible. • Placa ahulada Todas nuestras placas pueden ir recubiertas de hule Fuente: Cribas y productos metálicos S. mugriento) es todo residuo indeseable. Según vincent (2002) la limpieza consiste en eliminar toda suciedad. Leclerq – perlat. tanto del establecimiento como de los equipos destinados a la elaboración de alimentos.029") a 1 3/4" • • • Doblez con ángulo soldado calibre 3/16" 1045 a calibre 5/16" Doblez con ángulo soldado calibre 3/8" a mayores Doblez con ángulo soldado 90º calibre 1/4" a mayores.1 Generalidades La limpieza es cualquier proceso para la eliminación física de la suciedad. es decir.5.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • • • • • • • Acero 1045 Alto Carbón Acero estándar con tratamiento térmico Acero estándar recubrimiento con hule de hasta 1" de espesor Acero Inoxidable 304 Acero Inoxidable 316 Aluminio Rango de calibres De 22 (0. que permanece en el equipo y otras superficies de un establecimiento de alimentos. de una superficie dada. emulsificación: la suciedad forma gotitas que son transferidas a la solución. 1. marriot la define como un material que se encuentra en el sitio incorrecto. hacen una diferencia entre enjuague. La suciedad se elimina por 4 mecanismos: solubilización: la suciedad es adsorbida por el líquido formando una solución. mediante: estos dos propósitos se cumplen La eliminación de los microorganismos que contactan los alimentos y la eliminación de la suciedad que protege a los microbios y favorece su crecimiento la limpieza no es un proceso al azar sino que debe aplicarse a las zonas donde es probable la existencia de microbios nocivos. salas. esto porque la limpieza es solo una parte (importante. la frecuencia de limpieza puede ser: Continua o Cada 2 horas = en cada período de pausa. el énfasis que debe darse a los distintos sectores. • Ejemplo: la limpieza del piso no puede ser igual a la de las superficies que contactan los alimentos. De esta forma las áreas de limpieza las podemos clasificar en: Altamente críticas. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS prevenir la alteración de los alimentos. o Cada 8 horas = al finalizar el turno. utensilios y equipos del establecimiento no es igual. La limpieza es selectiva. es decir. por cierto) del proceso de producción de un alimento. Figura 20 Ciclo del proceso de Limpieza De acuerdo con la figura. • Ejemplo: la limpieza de la sala de elaboración es mucho más exigente que la bodega de materias primas. La limpieza por sí misma no garantiza la producción de alimentos inocuos. o Cada 4 horas = al almuerzo y salida de turno. Críticas y Sub-críticas. Figura 21 Formación de Biopelícula de microorganismos En la industria alimenticia los microorganismos forman en las superficies una especie de estado de resistencia llamado biopelícula. con características alcalinas y varios productos químicos de composición compleja son utilizadas para tal fin La tendencia es automatizar la limpieza en la medida de lo posible. En estas superficies se forma la llamada biopelícula microbiana. o Semanal.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS o Diaria. A futuro la meta . No se ha demostrado una relación estrecha entre la higiene del piso y la higiene del alimento salvo: cuando se usan los mismos paños para la limpieza del piso y de las superficies o utensilios en contacto con los alimentos. mediante la instalación de un sistema computarizado de CIP (Clean in Place). 1.2 Métodos de limpieza Los procesos de limpieza se refieren a la separación y eliminación de material no deseado externo que se encuentra adherido a los alimentos. las soluciones ácidas.5. o al equipo utilizado para en el proceso Para efectos de la limpieza de los equipos. Cuando se usan para la producción de alimentos materias primas que han caído al piso y no son desechadas sino reutilizadas en el proceso. La limpieza de las superficies en contacto con los alimentos tiene relevancia para la prevención de enfermedades y la alteración. Esta biopelícula da protección contra el jabón común y la limpieza común. permitiendo el uso de detergentes y desinfectantes que coadyuvan de manera significativa en su total eliminación. es necesaria para proteger los equipos de molienda y reducción del tamaño usado en el flujo del proceso operativo posteriormente. cuyo valor nutricional es aceptable. La eliminación de materiales extraños pesados. es una operación de gran importancia. . o el movimiento del producto o por el movimiento de ambos. Los Métodos de recirculación del agua deben ser utilizados para reducir el consumo de agua necesaria en algunas operaciones de procesamiento por ejemplo. La limpieza por vía húmeda es sumamente eficaz en la eliminación de tierra firmemente adherida a las frutas y verduras crudas. la limpieza de las materias primas alimentarias se realiza con el propósito de eliminar por completo el material extraño y los contaminantes. se debe aplicar en todos los equipos de limpieza con agua un movimiento relativo entre el fluido de limpieza y el producto alimenticio. El enjuague posterior con detergentes es también de gran importancia para garantizar la asepsia del equipo de proceso alimentario. en el proceso encanastado de frutas y verduras se puede ahorrar hasta un 15 m3 de agua por tonelada de producto Además del remojo de los materiales alimentarios. Esto se puede asegurar mediante el movimiento del líquido de limpieza. En la operación de limpieza no se debe perder una gran proporción de los productos y de ninguna forma afectar negativamente el medio ambiente (la contaminación de las aguas residuales efluentes). tales como piedras y pedazos de metal. En general existen dos tipos de Limpieza: La Limpieza en Húmedo y la Limpieza en seco Limpieza en húmedo Por esencia son aquellos métodos de limpieza donde uso del agua como medio de limpieza es su esencia. La capacidad de limpieza por vía húmeda de verduras es 8 a 15 Ton/h. este tipo de proceso es el más difundido en la industria alimentaria comparado con los procesos de limpieza en seco. La limpieza de los alimentos crudos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS es fabricar equipos resistentes que incorporen en su construcción materiales en que no alojen en sus intersticios algún tipo de microorganismos. que elimina los materiales extraños y contaminantes. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Respecto de los equipos. o moviendo el producto a través de un tambor giratorio. ligeramente inclinado. el equipo de aspersión y los sistemas mixtos en algunos casos dos o más sistemas de limpieza están involucrados dependiendo de las características de los productos alimenticios El Remojo de las materias primas en grandes tanques elimina los contaminantes pesados tales como piedras y tierra adherida. Los productos detergentes pueden ser utilizados para eliminar los residuos de agroquímicos en la superficie de las frutas y verduras. las principales categorías de unidades de limpieza en húmedo son los equipos de inmersión. En el primer recipiente. cuando es transporta afuera del segundo recipiente. un tambor perforado separa el agua remanente de los productos lavados. Cepillos y discos de goma especial pueden ayudar a quitar la suciedad adherida y los contaminantes adheridos al producto. y en algunos la cloración del agua es necesaria para prevenir el crecimiento de microorganismos. por último. el producto es rociado con agua. Este tambor consiste de un cilindro giratorio (carrete). hecho de barras longitudinales o malla de alambre. La Inyección de aire en el primer compartimento mejora la acción de limpieza. se lleva a cabo el prelavado mediante el remojo del producto. El equipo consta de dos compartimentos y una cinta transportadora. debido a que su eficiencia disminuye a medida que su cabeza de presión y capacidad de aspersión se pierden con el tiempo. Posteriormente. En las lavadoras de aspersión tipo de banda. Las piedras o material pesado se recogen en el fondo del recipiente. La combinación de inmersión y aspersión se utiliza a veces para una limpieza más efectiva. por ejemplo utilizando palas mecánicas o corrientes de aire en la parte inferior del tanque. la materia prima se transporta lentamente mediante rodillos o transportadores vibratorios bajo chorros de agua. se repite el empapado con agua y la agitación con aire. Las maquinas lavadoras tipo Spray usan menos agua y son más eficientes que las de inmersión y enjuague descritas en los párrafos anteriores debido a la acción mecánica. En el segundo recipiente. La eficiencia de la inmersión se mejora por el movimiento relativo de agua. La presión ejercida por el agua en la limpieza también debe ser controlada. sin embargo es importante utilizar boquillas de pulverización bien diseñadas y efectuar un plan de mantenimiento preventivo para sustituirlas en el momento apropiado. Los equipos tipo lavadora son comunes en el lavado de frutas y verduras debido a su acción eficaz y suave. que . especialmente cuando los productos que se lavan son delicados. 5 m x 1. mientras que los residuos se lavan a través de él. El equipo que tiene unas dimensiones de 6. Para este efecto. por ejemplo se usa para la limpieza de arvejas.7 Kw de potencia. los contaminantes flotan en la superficie del medio denso y el producto se va a la parte inferior del equipo.0 m x 1. girando en sentido longitudinal con un uso bastante económico de agua y una capacidad de 4. pero tiene unas dimensiones de 4. y es ampliamente utilizada en la limpieza en seco de unidades de distintos alimentos y los residuos que los acompañan.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS retiene. arvejas. El principio que se plica es el de flotación simple.8 ton/h. Limpieza en seco La Limpieza en seco ocurre por la acción de una corriente de aire. La capacidad de un equipo de lavado.8 m y pesa alrededor de 1 tonelada sirve para lavar 6 toneladas/hora de papa y requiere una potencia 6-7 Kw Un tambor lavador de la misma capacidad que equipo de lavado de dos cámaras. por ejemplo. se aplican los mismos principios aerodinámicos utilizados en los clasificadores con aire para productos alimentarios. también requiere 6. . hojas). a partir de unidades de alimentos o trozos de los mismos más pesados. a través de la cual se sopla aire. La flotación de la fruta se usa para separar los materiales extraños del mismo tamaño del producto principal mediante la adecuación de la densidad requerida el líquido de remojo. las frutas o las vegetales. piel.8 m X 1. es sólo el 25% con respecto al mismo equipo que tendría para el lavado de papas o de otro tipo de tubérculos. como granos y semillas. frijoles. La lavadora de cepillo rotatorio consiste en un armazón en forma de artesa con seis o más cepillos. El cilindro giratorio está parcialmente sumergido en el agua. ya que debido a la rotación el requerimiento del proceso de limpieza es más intenso.2 m x 1. cebollas. la materia prima se encuentra inmersa en una emulsión de aceite mineral/detergente. Un tubo perforado instalado en el centro del cilindro.8 m. donde el agua puede ser usada para separar las frutas o vegetales magullados o podridos a partir de los productos sanos. cuando se utiliza para lavar las verduras de hoja de espinaca o de otro tipo. suministra los chorros de agua. La operación más común es la de aspiración para remover los residuos livianos que acompañan los productos alimentarios (por ejemplo. La operación consiste en la separación sólido/sólido. La capacidad de lavado depende del producto tratado. Otro método consiste en el cepillado. mientras que las láminas de la bandeja inferior se acumulan productos indeseables tales como tierra y escombros. Otro equipo es el separador neumático o molinos tipo ventilador el cual consiste de un conjunto de mallas y un ventilador que permite que el aire se mueva a través del grano. luego pasa por una separación mediante lavado de disco. posteriormente por centrifugación y secado para eliminar los diferentes contaminantes y separar las fracciones de gran medida e inferior tamaño. la suciedad y la mugre liviana. se pueden utilizar mallas con huecos redondos o huecos triangulares o mallas ranuradas. y métodos de limpieza Químicos Figura 22 Métodos de limpieza . de separación por detección magnética. el de la limpieza del trigo antes de la molienda. por ejemplo. La separación electrostática es considerada como un método de separación sólido/sólido Clasificación según el Método de Limpieza Se clasifican en métodos de limpieza Físicos. la malla superior elimina los residuos más grandes. Dependiendo de la forma de los granos. Se utiliza Una corrientes de soplo o de aspiración de un ventilador como sistema de separación. el cual se aplica en la limpieza en seco de algunas frutas y verduras.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El equipo consiste de una configuración de tres mallas. Otros sistemas emplean métodos de limpieza combinados para la separación completa de algunas materias primas. en la segunda malla se acumula el producto principal. El trigo pasa a través de una serie de separaciones por ejemplo. con el fin de eliminar el residuo. puesto que eliminan la mugre mediante la acción del radical positivo de la molécula y la arrastran llevándola afuera mediante el radical hidrófobo de la molécula química del agente limpiador Figura 23 Métodos de limpieza de Equipos Los métodos de limpieza Físicos son aquellos que utilizan la acción mecánica de elementos o equipos especialmente diseñados para tal fin. Equipos de Limpieza Los métodos de limpieza de equipos se efectúan por medios de estaciones de limpieza desarmado: COP el equipo o sin desarmarlo: CIP Figura 24 Equipos de limpieza húmeda .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los métodos de limpieza Químico incorporan además agentes químicos que por su proceso como tal se les llama Jabones o detergentes. .5. Elevadores de cinta permiten el acceso del personal de limpieza al chasis del transportador durante el lavado. Mediante la utilización de una banda modular y una correa transportadora de sanitización.1 Transportadores de limpieza con vapor en seco En las industrias de procesamiento de alimentos. evitando tiempos muertos de producción que resultan costosos. en los cuales se utiliza agua como insumo esencial para la limpieza de las piezas de carne Figura 25 Transportadores de evisceración El transportador de evisceración está diseñado para servir tanto de sanitización como para el exigente ambiente de una sala de procesamiento de carne. lo que permite al personal realizar fácilmente el mantenimiento programado. lo que garantiza que el producto final no es contaminado por el material previamente procesado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. existen muchas aplicaciones de vapor seco. Los resultados de limpieza con esta tecnología son muy eficaces y haciendo posible el proceso de limpieza y desinfección en un solo paso.5. Esta configuración contribuye a la reducción en el tiempo de lavado y el consumo de agua durante al final del proceso o durante el cambio del proceso de lavado de las piezas de carne. la banda transportadora se lava durante cada revolución del transportador. 1.3.3 Equipos de Limpieza tipo correo o banda transportadora Son muy utilizados en la industria de procesamiento de productos cárnicos. Un diseño modular permite el fácil acceso de la correa y el recambio de las piezas. Figura 26 Unidad de Correa Los beneficios del equipo en la industria alimentaria son: .Sin partes móviles. temperatura ambiente y velocidad de las cintas transportadoras. También existen sistemas automáticos integrados de saneamiento (CIP) de varias líneas de producción. por ejemplo. materiales.Menor dependencia de productos químicos de limpieza y desinfección .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los Transportadores móviles de vapor seco se utilizan para tareas de limpieza extrema limpieza y mantenimiento periódico.Limpieza y desinfección de las cintas transportadoras durante la producción Reducción del tiempo inactivo y el incremento de tiempo de producción .Adecuado para ambientes secos (panaderías) . no hay riesgo de contaminación del producto .Automatización de tareas manuales .Uso muy baja de agua . en las panaderías y plantas procesadoras de carne.Beneficios sustanciales al saneamiento en el medio del producto (limpieza de alérgenos) . factores importantes para determinar el sistema óptimo de saneamiento. Existen las siguientes unidades de limpieza: • Unidad de Correa de Sanitización Son unidades sanitarias tipo cinta que están en dimensiones. 6 LECCIÓN 6 FILTROS 1. dotado de sistemas de soplado y de secado se utiliza en todos los ámbitos industriales. Salmonella. * Producción de vapor útil hasta 100kg/h. de geometrías complejas. filtros al vacío (que a su vez pueden ser . 1. Listeria Mejora de las normas de higiene y HACCP Importantes beneficios ambientales Túnel de lavado al vapor El túnel de lavado al vapor. El desengrasado sin interrupción con vapor saturado es eficaz sobre todos los tipos de partes. limpieza al vapor de partes plásticas en serie. * Sistema de recuperación de los condensados. filtros a presión (filtros prensas y filtros de bolsas). de pequeña o gran importancia. los residuos de aceite y otros atascamientos de las partes mecánicas en el proceso de fabricación. y también de las partes de producto en proceso: desengrasado industrial al vapor de partes mecánicas en inter operación o limpieza final.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • Limpieza profunda in-situ Descontamina los cinturones de E-coli. en general de todos los materiales cuya acción de limpieza es requerida. que pueden clasificarse en filtros de gravedad. Figura 27 Túnel de lavado al vapor La limpieza industrial en túnel elimina las grasas. para la limpieza de los envases. Características técnicas del desengrasado vapor en túnel * Limpieza en línea vapor de producción industrial * Ritmo de 100 a 200 partes/hora.1 Filtros Otra clase de equipo que se utiliza para la separación de sólidos y líquidos comprende los filtros.6. • En los sistemas de transporte neumático aspirante de baja presión cuando el filtro-ciclón está colocado inmediatamente sobre el recipiente (silo). compuesto del motor eléctrico y.6. • En los sistemas de transporte neumático impelente de alta presión para separar el material desde aire transportando este producto con simultánea purificación del aire. Se les puede aplicar también en otras industrias. en cuyo interior. En la parte trasera del .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de tambor o de disco rotatorio o estacionarios). pone en movimiento de vaivén la caja colectora y de criba.1 Filtro-ciclón En la industria alimenticia se utiliza para la purificación del aire (eliminación del polvo surgido durante elaboración de materias primas como colorantes y condimentos). existe la posibilidad de la elección de las dimensiones del agujero de salida y del tipo del receptor del producto desde debajo del filtrociclón según necesidades. Dependiendo de su uso el filtro-ciclón puede estar instalado en distintos sitios del sistema de aspiración y del transporte neumático como sigue: • En los sistemas de aspiración (individual y de grupo) o de las máquinas y de los equipos y así también en la instalación de aspiración del transporte neumático aspirante de baja presión con posibilidad de la elección del tamaño del agujero de salida del polvo y del tipo del receptor desde debajo del filtrociclón según necesidades. va suspendido el sistema de accionamiento.1. en la parte delantera. de lamina perfilada. a través de la transmisión por correa y del eje excéntrico.Bastidor de apoyo. Los filtro-ciclones están aplicados en las instalaciones de aspiración de las máquinas y de equipos y en el transporte neumático de los materiales sueltos. Figura 28 Filtro a Presión 1. filtros de reborde y filtros de clarificación. Un ejemplo de filtro a presión se ve en la Figura 28. Este tipo de filtro se compone de cuatro conjuntos: . el cual. sobre soportes elásticos. grava y arena.La caja colectora va montada en la parte exterior del bastidor de apoyo. . es precisamente donde se produce la separación de las partes de salvado de la sémola. La cámara recibe el agua turbia que contiene sedimentos que han sido aglomerados mediante coagulación con alumbre y que deben ser retenidos por la arena. respectivamente. que integran el fondo de grandes cámaras o tanques. Esta caja posee 4 salidas en dependencia de las condiciones de montaje de la aventadora de sémolas. La velocidad de avance del producto en la criba se regula mediante el emplazamiento de las suspensiones de la caja de criba en los cortes de los ganchos. del tipo de las utilizadas para la filtración de las aguas potables. que constituye el conjunto de separación de aire. para facilitar la observación del proceso tecnológico de la limpieza de las sémolas.2 Filtros de gravedad Los filtros de gravedad pueden ser filtros de arena. un par de cubiertas de bastidores insertados. en donde se realiza la distribución de la masa de sémolas vertidas. está dividida en dos secciones aspirantes. La limpieza de los enganches de los bastidores insertados se realiza con la ayuda de cepillos de movimiento forzado que resulta del vaivén de la caja de criba. Para la regulación exacta de la velocidad de la afluencia del aire en toda la longitud de las cubiertas de bastidores insertados.La caja de criba constituye un conjunto de separación del cribado. el agua clara fluye a través de la arena y la grava. . sobre 4 suspensiones oscilantes. Entre las secciones se encuentra un canal especial con iluminación eléctrica. construidos mediante guijarros. .En la caja de aspiración. con lo que alcanza los tubos de drenaje situados en la parte inferior y se escapa a través de éstos hacia el canal de aguas claras. las cuales se diferencian por sus propiedades aerodinámicas. El lecho filtrante se lava a intervalos regulares invirtiendo la dirección de la corriente. Esta caja va ubicada en el interior del bastidor de apoyo. según sus dimensiones geométricas. La caja de aspiración. la caja de aspiración está equipada de un conjunto de persiana.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS bastidor se encuentran los canales destinados a realizar la acumulación del producto proveniente de las cribas. al igual que la caja de criba. 1. .1. Está dividida en dos secciones en las cuales se encuentra.6. una canal para recibir los líquidos filtrados y de lavado. si es de fundición.6. En lo fundamental un filtro prensa consta. Las placas y los marcos tienen sus superficies mecanizadas de forma que actuando la tela filtrante como junta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los filtros de arena y grava pueden ser también filtros de presión. el filtro prensa. . con su eje horizontal y se impulsa el agua a filtrar mediante presión. y robustos soportes en ambos extremos. de modo que cuando se cierra el filtro se forma un conducto por el que penetra la suspensión que se ha de filtrar. queda herméticamente cerrado para los líquidos. Las placas y los marcos tienen apéndices que les permiten desplazarse sobre las dos barras horizontales. dos barras horizontales sobre las que se apoyan las placas filtrantes y los marcos.1.3 Filtros prensa Los filtros prensas (de placa y marco) son casi siempre filtros que operan a presiones altas. una vez comprimido. para lo cual se construye el filtro en un depósito cilíndrico de acero. Figura 29 Filtro prensa de placa horizontal y marco En uno de los ángulos superiores las placas y los marcos tienen un borde ensanchado en el que existe un orificio. dos piezas terminales. pero también es posible utilizarlos como filtros de gravedad para ciertos servicios que hemos de mencionar más adelante. 1. Ver figura 24 La pieza terminal móvil y las placas y marcos pueden comprimirse unas sobre otras y mantenerse apretadas mediante un tornillo manipulado a mano o hidráulicamente. una móvil y la otra fija. de las siguientes piezas: una serie de placas con ranuras sobre las que se colocan las telas filtrantes (alternando con marcos). a la canal colectora. lavar significa eliminar todas las aguas madres que quedan adheridas al sólido inerte. Cuando las tortas son ricas en materiales solubles que han de recuperarse deberán convertirse de nuevo en papillas y filtrarse otra vez. sería imposible el eliminarlo La primera agua de lavado deja la torta irregular. Cuando solamente tenga valor la torta puede someterse a tratamiento con vapor dentro del filtro prensa. ésta penetra en las placas lavadoras cuyos grifos se encuentran centrados. las placas en que no se lava. que se encuentra en el marco. con lo que se obtiene casi seca y libre de líquidos adheridos. cuando se trata de cantidades pequeñas los resultados son buenos. Con el fin de lavar. que se utiliza para el agua de lavado. que dejan pasar el filtrado. después de lo cual el agua de lavado discurre por las grietas formadas y deja de lavar. Hay dos tipos de placas filtrantes. Pero si queda en el filtro una vez formada la torta de filtración una cantidad considerable del material que sé desea separar y que es soluble. la atraviesa y pasa a la placa inmediata y de ésta. a través de su grifo. Cuando se está lavando solamente salen líquidos de las placas alternadas. La papilla se introduce en el filtro mediante una bomba o soplador. se cierra el conducto que da entrada a la papilla y se abre el conducto que da acceso al agua. mientras que cuando se está filtrando todas las placas dejan salir liquido. Frecuentemente es posible que simultáneamente se disuelva parte del material que se desea.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Únicamente tienen accesos a este conducto los marcos. La torta de filtración se acumula en los mismos. Estrictamente hablando. de modo que la papilla únicamente penetra en éstos. por donde se le da salida. mientras que el líquido claro (el filtrado) pasa a través de la tela que cubre la placa filtrante y corre por las ranuras hasta alcanzar un conducto que lo lleva hasta una llave externa. que son las únicas que tienen aberturas de comunicación con el conducto para el agua de lavado. . el agua penetra a través de la torta. y las placas para lavar. A medida que se llenan los marcos se va aumentando la presión sobre la papilla si se desea mantener la velocidad de filtración. En el otro ángulo superior de las placas y marcos existe otra abertura que hace que en el filtro prensa se disponga de otro tubo. Un ejemplo puede ser una disolución del cloruro sódico que se utilice para una electrólisis y deba filtrarse como preparación previa. tiene en su base una tubería a través de la que se suministra la papilla y por la cual se devuelve la última carga al depósito cuando se va a abrir la prensa. El marco descansa por su extremo sobre una pieza cruzada que está dotada de pequeñas ruedas con las que se desliza sobre dos raíles de que va provista la parte interior del cilindro. cuando una bolsa filtra mal y deja pasar sólidos se cierra y se reemplaza por otra cubierta con tela filtrante nueva. El cilindro está sujeto mediante soportes verticales robustos. Después se vuelven a colocar las placas y marcos en posición de trabajo. cuando se abre la prensa mediante un pequeño motor y una transmisión de cadena. tienen forma rectangular. limpiar y cerrar. Estas últimas se vacían y limpian mediante una gran espátula con la cual se hace caer la torta a unas tolvas existentes en el suelo.1. en lugar de los 50 que ordinariamente tienen. de eje horizontal. 8. se comprimen y se vuelve a iniciar el ciclo El período o duración de un ciclo es variable. puede desplazarse el cabezal con el recipiente colector y las bolsas cubiertas de torta de filtración que se trasladan conjuntamente. más largo. si se verifica esta operación. opera con un ciclo de cuatro horas. estando situadas verticalmente y formadas por un marco de .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Después del proceso de lavado se abre la prensa soltando el tomillo final y separando entre sí las placas y marcos. limpiar y cerrar nuevamente. Cada bolsa tiene su llave propia de salida. estas suspensiones se hacen pasar a través del filtro prensa (por gravedad) durante días enteros antes de que sea necesario abrir el filtro. El recipiente suele ser un cilindro de acero. las bolsas. Una papilla con un 5 % de sólidos puede tener un período de 9 horas: 8 horas de filtración y una hora para abrir. Una papilla que tenga un 20 % puede filtras durante tres horas e invertir después una hora para abrir. es decir. Las bolsas son planas. 1. En otros casos las disoluciones contienen muy pequeñas cantidades de substancias fácilmente filtrables. La pieza de cabeza puede correrse hacia dentro o hacia fuera. se encuentran sujetas a un marco unido a la cabeza. cerrado por un extremo y con un cabezal especial por el otro. Cuando la papilla sea de elevado contenido en sólidos y se desee hacer que el periodo de filtración sea. puede conseguirse haciendo que los marcos tengan un grosor de 100 mm. que pueden ser 6. sobre dos barras horizontales. utilizando las mismas telas filtrantes o nuevas’ telas. en general.4 Filtros de bolsa Los filtros de bolsa (encerrada dentro de un recipiente) son también filtros a presión. 10 ó 12.6. A éste debe añadirse siempre el tiempo de lavado. La mitad superior es estacionaria y lleva las conexiones de los tubos. mediante la instalación adicional de una salida automática en forma de canal. Las bolsas filtrantes son circulares. que se llevan sobre una tolva colectora. a continuación una válvula.50 pulgadas de diámetro y de 2. Al cerrar la prensa por inversión del movimiento del motor. este anillo tiene una anchura de 125 mm y se acciona hidráulicamente. una red de alambre grosera enrollada a su alrededor y que se cubre mediante una bolsa de tela filtrante que se mantiene en su sitio con pinzas. La torta puede filtrarse conectando la llave con el agua a presión antes de cerrar el tubo de alimentación. o de discos rotatorios. . en lugar de las cincuenta juntas que presenta un filtro prensa normal. se forma una torta a ambos lados de la bolsa homogéneamente. oscila hacia abajo y permite que la torta se separe y caiga. El trozo de tubo del fondo tiene aberturas para recoger los líquidos filtrados que salen a través de una llave. Existen tres tipos de filtros de bolsas a presión que tienen las bolsas rotatorias. La mitad inferior está provista de contrapesos. el recipiente está dotado de una plataforma para acomodar al operador.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS tubería ligera. El filtro a presión de Sweetland tiene una carcasa de presión partida. el filtro de succión que pueden ser tambor rotatorio. el filtro horizontal rotatorio desaguador y el filtro de succión de tambor. Cuando se hace penetrar la papilla en el cilindro. Cuando se abre la prensa se extraen las bolsas. se sueltan las tortas mediante una ligera agitación de las mismas.70 m de longitud. Este tipo de filtro de bolsas presenta así una sola junta que pueda ser origen en potencia de escapes o fugas. En años recientes se ha modificado el filtro de Kelly en el sentido de construirlo con el recipiente retráctil y las bolsas estacionarias. Las dos mitades se encuentran unidas con bisagras. que se verifica mediante una larga pértiga. aun cuando se encuentre cerrado el filtro. Los filtros de Kelly se fabrican hasta de 1. finales de 1957 se introdujo otra modificación en el filtro de Kelly consistente en cambiar el cierre de la: cabeza por un anillo deslizante giratorio. A. cuando se abre el filtro. Cada bolsa está suspendida. La torta puede separarse. que comprime fuertemente la cabeza contra el recipiente. la parte móvil se empuja hasta que entra en acción un conjunto de cierre con fiador. un visor y después otra válvula que permite el paso a un colector de descarga común. y luego se hace pasar una corriente de agua durante unos minutos. La cabeza tiene un labio circular saliente que encaja en una ranura correspondiente existente en la boca del cilindro en cuyo fondo existe una junta de goma o de otro material elástico cualquiera. que se encuentran espaciadas de modo que entre ellas exista una distancia de 12. La torta se desprende en el rodillo de descarga. Por lo demás.5 mm. soltando en parte la torta de forma tal que cuando alcance al cuchillo sea separada con facilidad. El tambor está recubierto sobre la tela con numerosas cintas sin fin.1. cae sobre la torta una lluvia de agua que es aspirada y enviada a una segunda tubería de succión por la válvula automática. no dispone de elementos para el lavado de la torta. además del tambor. Existe un filtro de tambor dé filtración doble. La superficie del tambor está constituida por compartimientos planos que terminan en un tubo que corre primero radialmente y que después gira en tomo al eje para alcanzar la parte rotatoria de la válvula automática La tela filtrante cubre en una sola pieza la superficie del tambor: se mantiene en su posición mediante un arrollamiento de alambre sobre el que se apoya el cuchillo de descarga.5 Filtros de tambor rotatorio En los filtros de tambor rotatorio el tambor gira alrededor de un eje horizontal. un fino rodillo de descarga en el que dan la vuelta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. el filtrado es empujado hacia un separador y colector. Para ciertos fines es posible utilizar el filtro con una capucha protectora. rotatorio. Se han desarrollado numerosas modificaciones.6. . va montado sobre un tanque que contiene la papilla por filtrar. Pasan a continuación por un peine que las pone en línea antes de llegar a la superficie del tambor nuevamente. colector y bomba. esto filtro funciona como lo ya descrito. Las cintas son suficientemente largas para rodear. La torta se va aproximando lentamente después al cuchillo de descarga. mientras que la torta queda depositada contra la superficie. Cuando uno de los compartimientos del tambor penetra en la panilla la válvula automática conecta la succión con el mismo. puede tener la alimentación por la parte superior en lugar de tenerla por la inferior. con alimentación por la parte superior. que conduce a un segundo separador. la más importante es la del filtro de succión de descarga mediante cintas. que se utiliza para papillas que se sedimenten con mucha rapidez. Una tubería de aire comprimido produce una presión interna que hincha la tela del filtro hacia afuera. no es necesario ningún cuchillo de descarga. Al progresar la rotación. en el que penetra el tambor a profundidades variables. Estas condiciones persisten mientras el compartimiento se encuentra sumergido. lo que de hecho supone que se está concentrando dicha solución azucarada. además de hacerle perder aromas. las moléculas de agua son forzadas a pasar a través de la membrana semipermeable.1. Si esa solución azucarada es un mosto de uva o un zumo de naranja. hasta que la presión creada por ese aumento de nivel establece un punto de equilibrio entre el agua que pasa en un sentido y en otro.6. El agua pasa hacia la solución azucarada lo que hace aumentar el nivel en el recipiente al lado derecho de ésta última. a través de una membrana semipermeable que impide el paso del producto disuelto y sin embargo. Cuando sobre la solución concentrada se ejerce una presión superior a la presión osmótica que se acaba de describir. Por ejemplo. Un ejemplo de éste tipo de filtración se ve en la Figura 30 Figura 30 Filtro de ósmosis inversa . se está concentrando a temperatura ambiente sin recurrir al empleo de concentradores por vapor que puede caramelizarlo. si se tiene en un recipiente en el lado izquierdo agua y en el derecho una solución azucarada separadas por una membrana semipermeable. permite la circulación libre del disolvente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1.6 Filtracion por ósmosis inversa La ósmosis es un proceso consistente en el flujo espontáneo de un líquido hacia una disolución concentrada. Las partículas pesadas se acumulan sobre la pared y deben retirarse continua y periódicamente.1 Centrífuga de Sedimentación Esta contiene un cilindro o un cono de pared sólida que gira alrededor de un eje horizontal o vertical.7.7. Tipos de centrifugas: de sedimentación y de filtro 1.7 LECCIÓN 7 CENTRIFUGAS La centrifugación es un método mecánico de separación de líquidos no miscibles. Las fases densas "se hunden" hacia fuera y las fases menos densas se levantan hacia dentro. . por lo que la permeabilidad de la torta se ve reducida considerablemente. industrias alimenticias. La pared de la canasta está perforada y cubierta con un medio filtrante. Por fuerza centrífuga. o de sólidos y líquidos por la aplicación de una fuerza centrífuga. refinerías. Las centrífugas o bombas centrífugas se usan en diferentes tipos de industrias: industria química. Algunos sólidos compresibles no se filtran bien en una centrífuga a causa de la deformación que sufren las partículas por la acción de la fuerza centrífuga. azucarera. el líquido retenido es considerablemente menor que el que queda en la torta que producen otros tipos de filtros. petroquímica. la superficie del líquido se encuentra esencialmente paralela al eje de rotación. etc.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1. en general. La cantidad de líquido que se adhiere a los sólidos después que éstos se han centrifugado depende también de la fuerza centrífuga aplicada. La rapidez de filtración se incrementa con esta fuerza y con la permeabilidad de la torta sólida. Esta fuerza puede ser muy grande. farmacéuticas.2 Centrífugas De Filtro Estas operan como el tambor de rotación de una lavadora doméstica. independientemente de la orientación de la unidad. 1. una capa anular de líquido de espesor fijo se sostiene contra la pared. textil. el líquido pasa a través de la pared impelido por la fuerza centrífuga dejando una torta de sólidos sobre el medio filtrante. A causa de que esta fuerza es bastante grande comparada con la de la gravedad. Las separaciones que se llevan a cabo lentamente por gravedad pueden acelerarse en gran medida con el empleo de equipo centrífugo. como una tela o una rejilla fina. 3 Centrifugas discontinuas Los que empezaron a utilizarse antes y que siguen siendo muy utilizados aun hoy son los separadores centrífugos de operación discontinua o por cargas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 31 Centrífugas De Filtro 1. Cuando existan varias. de modo que los cristales puedan caer a una cinta transportadora. pudiendo ser lavados a continuación mediante una lluvia de agua de corta duración Para evitar el trabajo de sacar a pala los cristales. solamente queda inmovilizada una de las cestas. cuando falla un motor. En las industrias de proceso químico la cesta de la centrífuga se suele encontrar suspendida. pero el último va ganando popularidad. en parte por el hecho de que. Para que gire con suavidad es necesario que la carga quede repartida homogéneamente por toda la cesta que gira rápidamente. o bien cada una de las centrífugas puede tener su propio motor individual. Ambos sistemas tienen ventajas. que se tapa mediante una placa corredera. la cesta está hecha de forma que tiene una abertura en el fondo.7.450 rpm. los . Cuando la cesta tenga 100 cm de diámetro y gire a una velocidad de 1. por ejemplo. El cesto perforado se encuentra rodeado de una carcasa que detiene y recoge las aguas madres y las aguas de lavado. Su uso fundamental consiste en la separación de las aguas madres de los cristales introduciéndolos en cestos perforados para someterlos a la acción de la fuerza centrífuga. con lo que la fuerza centrífuga llega a hacerse 1.000 veces mayor que la de la gravedad. pueden accionarse mediante un eje transversal con correas de transmisión a cada una de las cestas. la carga de azúcar que se acumula en ella es de unos 250 Kg. La suspensión que quede por encima es causa de oscilaciones que absorben los cojinetes y rodamientos. Si la cesta tiene 90 cm de diámetro y 60 cm de profundidad. lanzando la cesta fuera de su órbita. Las cestas de las centrifugas se fabrican de acero. pero por su construcción son de forma semejante a la de las cestas perforadas.Ver Figura 32 . encontrándose así que cada uno sirve preferentemente para un problema determinado. Casi todas las centrifugas que se utilizan en las operaciones de producción elevada.800 rpm. son de control automático. acero inoxidable o aleaciones especiales. Después vuelve a colocar la válvula en el fondo de la cesta y da comienzo a un nuevo ciclo. ascienden hasta el borde superior y pasan al otro lado de la misma. Para impedir que se formen “olas de marea” que podrían desequilibrar la parte móvil.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS desequilibrios pueden llegar a ser muy serios. se disponen unas paredes deflectoras de forma anular en la misma. que gira suavemente. Tanto unos como otros tipos de centrífugas pueden construirse también con motor en la parte inferior. 1. mientras que los líquidos. Este tipo de separadores con “cesta no perforada” se escoge para aquellas suspensiones que no filtren. tales como las de la industria azucarera. En los separadores centrífugos las cestas no tienen perforaciones ni en las paredes ni en el fondo y rebordes superiores. mientras que las papillas que filtren con facilidad deben tratarse con centrífugas de cesta perforada. El operador se separa y pone en funcionamiento otra cesta. acero forrado de caucho. tan rápidamente como entra.4 Separadores centrífugos de operación continúa La industria tiene a su disposición varios tipos de separadores centrífugos construidos para el trabajo ininterrumpido. incapaces de pasar a través de las paredes laterales. La suspensión. Se vacía el colector de líquidos y después. mediante un rastrillo. Mientras tanto los sólidos se acumulan sobre las paredes. mientras un dispositivo de relojería abre la válvula del agua de lavado después de que la centrífuga alcanza su velocidad Máxima. el operador abre las válvulas que dan entrada a la masa cocida y carga la cesta. 1. ésta gira a una velocidad que crece gradualmente de 300 a 900 rpm. difieren en cuanto a su construcción y adaptabilidad. descarga los cristales mediante un rastrillo manejado a mano. que tiene un 50 % de sólidos. se distribuye de por sí en la cesta. aplica después el freno y detiene la máquina. La cesta se deja casi llena.7. El aperador vuelve. El ciclo dura 2.5 minutos. fluyendo hasta colector. se sueltan los sólidos y se hacen que caigan a través de la abertura del fondo. bronce. Cuando la cesta gira los sólidos son lanzados contra las paredes. Los últimos modelos tienen boquillas para la salida de la papilla espesada que se pueden reemplazar desde el exterior. y de éstas pasa a un tubo de salida inferior. en los tipos más pequeños. La alimentación de la suspensión por centrifugar penetra por la parte superior.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 32 Centrifuga de operación continua El separador continuo de Merco tiene un rotor macizo. inclinados. el gluten y el . suspendido y movido desde la parte superior. tales como. El líquido pasa a través de los álabes anulares.000 rpm. por ejemplo. la velocidad del rotor puede alcanzar 2. El movimiento giratorio separa los sólidos. más próximos al centro del rotor y alcanza un orificio de salida superior en que termina un tubo colector. un rotor de acero inoxidable en una carcasa de bronce a prueba de ácidos y con una capacidad de 10 gpm.000 rpm y superiores. que tienen. que son impulsados hacia la parte más externa del rotor. y salen acompañados de una cantidad predeterminada de líquidos a través de toberas. La separación de partículas de los tamaños deseados. dispuestas en número de 20 en la periferia del rotor. La pulpa concentrada procedente del mismo puede pasar a un filtro para proseguir su deshidratación. que gira dentro de una carcasa. El separador continuo de Merco puede concebirse como un concentrador con depósito prácticamente instantáneo. la separación de dos sólidos de tamaños diferentes entre si. por ejemplo. En los tipos con capacidades mayores de 350 gpm. el rotor gira a velocidades de 6. Es posible recircular una porción del líquido que sale por la parte inferior. se muestra el despiece de un separador centrífugo a la izquierda y a la derecha su apariencia externa. que forma parte del conjunto. En los últimos modelos un elevador hidráulico. permite el acceso directo al rotor y sus válvulas. En la Figura 33. son operaciones que se realizan con extraordinaria eficacia.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS almidón. Figura 33 Centrifugas . o bien introducir agua de lavado. tanto económicos. . como técnicos: 1. según si trabajan en el sentido horizontal o en leve inclinación. Los transportadores se distinguen entre sí. estas. 2. Cada uno de estos grupos que se subdivide en otros dos.1 LECCIÓN 8 TIPOS DE TRANSPORTADORES Según el insumo de tipo alimentario a transportar. a su vez se dividen. Los técnicos: el tipo y clase de los materiales e insumos alimentarios que deben ser transportados por la máquina (tamaño de los trozos o las dimensiones de los objetos. el manejo de sólidos comprende el movimiento de decenas y centenares de miles de toneladas de carga de toda clase. En las industrias de alimentos. el retiro de los residuos de la elaboración de los productos alimenticios. la humedad relativa y otros de tipo ambienta). el costo de la energía. así como el modo de recibirlos de la misma. Por esta razón el estudio de las operaciones de transporte. el traslado de materiales de una maquina a la otra de acuerdo al esquema tecnológico. la humedad y temperatura de la carga). vertical o con fuerte inclinación. es el manejo de sólidos. según se trate de material seco o húmedo. Otras condiciones dependen de diversas variables locales (trabajo en ambientes cerrados o al aire libre. los equipos se dividen en: los que atienden las cargas por piezas o trozos y las que las reciben a granel. todas estas operaciones permanentemente tienen lugar y muchas veces se encuentran sincronizadas. la coordinación del trabajo de las máquinas y equipos que manejan sólidos con las de producción propiamente dicha. según sea continuo o periódico el funcionamiento del mecanismo. es necesario tener presentes los siguientes factores fundamentales. la seguridad en la atención de la máquina por el personal a su cargo. Los económicos: el tiempo de amortización (el desgaste natural o el límite de duración de la empresa). 2. la capacidad instalada de la máquina. los métodos de almacenamiento de materiales y de entrega a la máquina transportadora. el despacho de la producción. del mantenimiento: el costo de repuestos de las partes críticas del equipo. el grado de dureza. El abastecimiento con materias primas. o si el movimiento es mixto. el largo y la dirección del traslado. el grado de aprovechamiento de la instalación. de la mano de obra.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 2 MANEJO DE SOLIDOS Una de las actividades más importantes de un proceso alimentario y que de ningún modo debe de ser despreciada. Descarga de los elementos mencionados. así como también los implementos de trabajo (herramientas. . 2. del combustible y de los materiales básicos y auxiliares en la planta de la procesamiento de alimentos desde el exterior. Este transporte comprende. Transporte de la mercadería desde los depósitos generales hasta. Retiro de los residuos de la fabricación. Transporte de los productos alimentarios en proceso o de los productos elaborados desde el área de fabricación hasta el depósito de almacenamiento. etc. de los productos en proceso. varias etapas fundamentales: Recepción de las materias primas alimentarias.2 LECCIÓN 9 BANDAS TRANSPORTADORAS Los transportadores de banda son los equipos de transporte más utilizado para el desplazamiento de materias primas alimentarias sólidas. desde la zona de fábrica.).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Una de las imprescindibles tareas diarias de una fábrica de alimentos es el continuo traslado de materias primas alimentarias. debe tener en cuenta una serie de factores que influyen sensiblemente en las formas de organización y la elección de tal o cual tipo de medio de transporte. material a granel a gran velocidad y para el transporte cubriendo grandes distancias. Transporte del material a las subsiguientes operaciones. Distribución de estos elementos dentro de la zonas establecidas de acuerdo con el flujo de materias primas alimentarias. recepción. La organización del transporte interno en un establecimiento fabril de tipo alimentario. cada cual en su lugar correspondiente. los auxiliares en las diversas áreas productivas. despacho). Carga y despacho de los productos alimentarios elaborados desde la factoría con destino a los clientes. equipos. en general. Almacenamiento de los materiales dentro de sus correspondientes depósitos (apilamiento. de las materias primas y auxiliares. repuestos. de los insumos energéticos. el cual normalmente es una canal o tolva de carga (5). De los rodillos de apoyo en el ramal de trabajo o ramal superior (4). el cual normalmente es una Shutt o tolva de descarga Del Tambor desviador (10). Del dispositivo de descarga. De la estación tensora compuesto por el tambor tensor y el dispositivo tensor (6). De la estación accionadora que pone en movimiento el tambor impulsor (1). Transportador de banda consta de: Del bastidor metálico construido normalmente en acero. Un sistema de tracción o cinta transportadora. que constituye el soporte principal de los elementos del transportador (9). . De los rodillos de apoyo en el ramal inferior o ramal libre (8). Del dispositivo de carga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 34 Tipo estacionario de banda horizontal. en forma de banda sin fin que a su vez es el elemento portador del transportador (2). que tiene en cuenta la disminución de la productividad del transportador.85 0. la cual alcanza en algunos de ellos una capacidad de transporte de 20.2) Figura 35 Esquema de un trasportador estacionario de banda horizontal. existe una extraordinaria de la transportadores. un transportador de banda una línea compleja en el plano horizontal puede alcanzar los 10 km. La productividad de un transportador en el plano inclinado se determina de acuerdo con la fórmula Q = k * C * (0.75 En el transporte de carga a granel con gran ángulo de inclinación se usan transportadores de doble banda . longitud.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Del dispositivo limpiador de banda (8. debido al derramamiento de la carga en una banda inclinada ver Tabla 2 Tabla 2 Coeficiente k de reducción de la productividad del transportador en relación al ángulo de inclinación del transportador.000 T/h.9B * 0. tolvas o dispositivos para la recepción de la carga. El sistema de tracción se equipa con canalones.80 0.85 0..5)2 * v * Ɣ (T/h).90 0. Tipo de banda ángulo de inclinación Valores del coeficiente k del transportador respecto a la horizontal Lisa Con rugosidades en la superficie de trabajo 10-15 16-20 20-21 20-25 26-30 31-35 0.95 0. (2) Donde k es el coeficiente de reducción. Rodillos de apoyo en el ramal de trabajo (5) y (6). el cual normalmente es una canal o tolva de carga (1). y costos de operación y mantenimiento más bajos. consta de: Del dispositivo de carga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 36 Trasportador de doble cinta para transportar carga a granel con gran ángulo de inclinación El Transportador de banda con gran ángulo de inclinación. Los elementos principales de este tapo de transportador son: a) La cinta. incluyendo mayor capacidad. Sistema de arrastre de la carga alimentaria (2) (3). • Transportadores de cinta Estos transportadores tienen varias ventajas sobre los otros. y otros) y el ángulo de inclinación de los rodillos laterales. Sistema de tracción o cinta transportadora. se toma según sean las propiedades físicas de la los materiales alimentarios a transportar (ángulo de inclinación natural. granulometría del material alimentario. e} bastidor. humedad. Si la banda es acanalada se incrementa este ángulo. son igualmente útiles para manejar materiales alimentarios a granel o en bultos. y todo material que no se adhiera a la cinta puede transportarse. d) rodillos de carga y rodillos libres. b) Tambor de mando. de doble banda sin fin que a su vez es el elemento portador del transportador (7). c) Tambor de tensión. Las cintas de construcción normal no resisten materiales que estén a más de 80°C. Estación inversora compuesto por sus respectivos tambores (4) y (8). La Figura 23 muestra el esquema del transportador . menor consumo de potencia. El ángulo límite de inclinación respecto a la horizontal del transportador con banda que tiene la superficie de trabajo lisa. de cáñamo. La carga que conviene tomar para cada centímetro de ancho de una cinta de goma es de 4. 000. 350. 600. El largo de la cinta no es mayor de 150 m. 450. Los anchos de cinta según patrón son 300. y de otro tipo de materiales de acuerdo con las condiciones de los materiales alimentarios a transportar. 750. Sus características se dan en la tabla 2 Las cintas más usadas son las (le goma. resisten a la humedad y son fuertes y durables. 900. El ángulo de la pendiente del transportador depende del coeficiente de fricción entre la carga y la cinta. su espesor depende del número de capas de goma y da las intermediarias de tejido de algodón con que se fabrica la cinta. 1000 y 1200 m. El tambor se hace de madera. El mecanismo de mando de la estación consiste esencialmente en un tambor y poleas. .3 a 6 kg. Generalmente ese ángulo no es mayor de 30°.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 37 Esquema del transportador de Cinta La posición de los rodillos respecto a la dirección del movimiento de la cinta es la indicada en la Figura 24 Figura 38 Posición de los rodillos respecto a la dirección del movimiento de la cinta Las cintas se suelen hacer de tejido de algodón. 400. de goma. Flexibilidad en la dirección longitudinal (en tambores tensor y motriz) y transversal (en rodillos de apoyo). La superficie de la banda se cubre con caucho que protege la tela del rozamiento con la carga.Tela encauchetada con tejido de algodón.2.Fibras Sintéticas .Tela encauchetada con tejido de algodón La banda trasportadora de tela encauchetada consta de (ver Figura 23): o Varias capas de tejido de algodón (1) y (3). La presencia de bordes permite aumentar la sección de carga de la banda y permite elevar la velocidad y el ángulo de inclinación como se puede apreciar en la parte a) de la Figura 40.y alta resistencia a la humedad Para incrementar la productividad se emplean bandas con rebordes de goma de entre 5 a 8 cm altura. contra los deterioros mecánicos y la humedad.Poca elasticidad . . .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. Estas bandas poseen una anchura de 300 a 2000 mm y de 2 a 1 2 capas de tela. . o Impregnado con caucho (2) y (4). totalmente laminadas o fabricadas en alambres . . Figura 39 Material de la cinta transportadora de tela encauchetada con tejido de algodón La banda transportadora debe reunir los siguientes requisitos: . .1 Material de la banda transportadora Se emplean distintos tipos de bandas: .Alta resistencia mecánica longitudinal . Se unen entre sí por vulcanización.Elevada resistencia al desgaste y a la destratificación o desgarre debido a reiterados dobleces. ondulados para que no se rompan al rodear los tambores.Cintas de tela encauchetada con cuerdas de acero vulcanizadas en su interior.Cintas de acero. 2. Y los tambores desviables Ver Figura 41. T=Aσ (3) Donde: T = Tracción en Kg-f A = Área de la sección de la banda en cm2 σ = Tensión a tracción del transportador en Kg – f/cm2 2. se distinguen los tambores accionadores los tambores externos.6 a 1. éstas quedan con frecuencia inservibles debido al desgarre que tiene lugar por las reiteradas flexiones de la banda en los tambores.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Con el fin de aumentar el ángulo de inclinación también se emplea bandas con salientes antideslizantes en la superficie de trabajo tal como se puede observar en la parte b) de la Figura 24 (b). Figura 40 Bandas transportadoras A) con pestañas onduladas i salientes b) Bandas transportadoras con superficie acanalada La banda transportadora de acero está constituida por una cinta de Acero al carbono o de Acero inoxidable laminado en frio con espesor de entre 0. .2 mm y ancho de banda de entre 350 a 800 mm.2 Tambores En los transportadores de banda. Cuanto mayor sea el diámetro del tambor. Se ha establecido que en la operación de las bandas de tela encauchetada. menor será la tensión de flexión de la banda y mayor será su período de funcionamiento. Estas bandas se calculan de acuerdo con la fórmula. que sirven para variar la dirección del movimiento de la banda. 15 Tambor revestido con banda: Seco 0. En accionamientos de transportadores que desplazan cargas pesadas a grandes distancias se emplean a veces accionamientos de dos tambores Ver Figura 40 (b).35 Mojado 0. que unen el motor con et reductor y este con el árbol del tambor Ver Figura 40 (a).15 La estación accionadora consta de Motor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La tensión máxima la experimenta la banda en el tambor accionador del transportador cuyo diámetro se toma mayor con respecto al tambor tensor. con el fin de disminuir las tensiones por flexión. Para aumentar la adherencia de la banda al tambor se emplea un accionamiento con la banda especial de apriete Ver Figura 41 (c). elemento 2.3 Húmedo 0. El diámetro del Tambor accionador de banda con tela encauchetada se calcula con la siguiente fórmula: D = c.4 Mojado 0.2 Mojado 0. Reductor con transmisión cilíndrica o sin fin del tambor y de los acoplamientos.1 Tambor de madera: Seco 0.* z (4) Donde c = coeficiente que: depende del tipo de tejido de la banda. se incorpora un dispositivo tensor especial Ver Figura 40 (c) elemento 4 . sea el tipo de material del tambor y el estado de su superficie. Elemento 3 Para transportadores de gran productividad y longitud. z = número de juntas de tejido en la banda: El esfuerzo circunferencial en el tambor accionador está en función directa de el coeficiente de adherencia de la cinta f. como se muestra a continuación: Tabla 5 valores del coeficiente de adherencia f para la banda de tela encauchetada Tipo de Tambor Coeficiente de adherencia f Tambor de fundición: Seco 0. Los valores del coeficiente de adherencia f para la banda de tela encauchetada se establecen según. (c) con Banda presionante 2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 41. Esquema. es decir. no es recomendable para un trabajo intenso del transportador .de estaciones accionadoras: (a) con tambor accionador. Sin embargo en una serie de casos.2. Como por ejemplo los derramadores a modo de arado. En este caso la banda se mueve a lo largo de este tablero y se desprende de la banda por uno o por ambos de sus lados. Figura 42 Descarga de transportadores de banda con derramadores a modo de arado Unilateral (a): Bilateral (b) La desventaja de este tipo de dispositivo es el intenso rozamiento de la carga contra la banda y el elevado desgaste de ésta en el proceso de descarga por eso. es necesario realizar la descarga par distintos puntos a la largo del transportador.3 Sistemas de descarga de los transportadores El procedimiento más sencillo y conveniente para descargar los transportadores que no necesitan dispositivos especiales es el de lanzar la carga desde el tambor accionador. (b) con dos tambores accionadores y uno desviador. Tableros colocados en la banda bajo un ángulo respecto al flujo de carga Ver Figura 42 (a). abrasivos y de gran tamaño Las bandas de telas sintéticas. El periodo de funcionamiento de estas bandas es 1. cuando el proceso alimentario lo requiere. En la zona de carga. Las bandas encauchetadas se desgastan rápidamente al transportar materiales alimentarios: calientes. los cuales pueden unirse con un cierre de cremallera. lo que aumenta la productividad y permite utilizar una banda de menor anchura. la banda está desplegada y forma un entubado que se cierra por medio de dos pares de rodillos. en condiciones de trabajo particularmente pesadas. que poseen los bordes dentados. Las bandas fabricadas en fibra de vidrio con recubrimiento de silicona. Estas bandas se utilizan cada vez más. 2. desventajas y aplicaciones de las bandas transportadora Peso de la banda escaso Ausencia de articulaciones de rápido desgaste Desplazamiento de la carga a grandes velocidades. son ideales para transportar productos alimentarios a través de cámaras secadoras y calefactoras a una temperatura de hasta 210 °C a 250 °C.4 Ventajas. Tienen elevada resistencia a la abrasión y al impacto.5 veces mayor al de una banda de tejido de algodón. Para transportar materiales alimentarios polvorientos o sensibles a la acción de del medio ambiente se aplican bandas tubulares.2. Figura 43. así como las bandas de tela encauchetadas con recubrimiento de fibra de vidrio.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Para descargar el material en distintos puntos del transportador se usa carros derramadores que se mueven por carriles a lo largo de la línea del transportador hasta donde se efectúa la descarga. Carro derramador. después de llenarse formando el tubo. la banda . En la zona de descarga. Su alta flexibilidad permite reforzar la canaladura de la banda del transportador. se limpian con facilidad y no se desgarran. (b) De alambre plano. Estos elementos pueden fabricarse tanto de acero como de plástico. sinterización. Figura 44. Bandas transportadoras (a) De alambre redondo. Banda tubular. (c) De placas planas. los tabiques y los cangilones. robustos con bordes agudos. o construidas en láminas puestas de canto y perfiladas con varillas transversales ver Figura 45 (c) o de distintos elementos configurados articuladamente para ser separados. (d) De elementos configurados . Para transportar materiales abrasivos y pedazos. La banda transportadora de acero se emplea para transportar materiales en los procesos de alimentos en medio caliente con temperatura hasta de 500 a 600°C y frio con temperatura de hasta menos 5 °C. que están de forma compactada y contiguos el uno del otro ver Figura 45 (d).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS se abre y su ramal libre se despliega en forma plana. son de gran resistencia muy cómodos para sujetar a ellas los bordes. ver Figura 45 (a y b). Este tipo de banda tubular posibilita el transporte de material por líneas muy inclinadas e incluso verticales. galvanizado o. lo que permite efectuar su limpieza. La banda se fabrica en configuración sin fin y puede acortarse o alargarse con facilidad. Tales bandas soportan bien los impactos. Figura 45. se emplean bandas de acero fabricadas de alambre de distinta sección y trenzado con la realización conjunta de su tratamiento térmico. propios de una banda horizontal y de una alimentación absolutamente regular.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. . luego. La descarga de este transportador horizontal puede realizarse en cualquier punto a través de los agujeros descargadores en el fondo del canalón. Los apoyos extremos y un intermedio. Las espiras del tomillo se fabrican por estampado de una lámina de acero de 4 a 8 mm de espesor y. El accionamiento. bajo ciertas circunstancias favorables para la carga de los materiales alimentarios.2. un árbol impulsor con las espiras sujetas al árbol del tomillo transportador.3 LECCIÓN 10 SINFÍN Se llaman transportadores de tomillo sinfín. La capacidad real de transporte se calcula mediante la siguiente ecuación: Q = Qm * V * K * Ɣ (5) Donde: Q = capacidad real de transporte en Ton/h Qm = capacidad real de transporte de tablas en Ton/h V = Velocidad en m/s K = Coeficiente de reducción de la capacidad en función del ángulo de inclinación que se puede obtener de tablas. Los dispositivos de carga al tornillo y el sistema de descara del material. solo puede ser logrado. y Ɣ = es el peso específico del material transportado 2. los aparatos que efectúan el desplazamiento del material por un canalón.4 Cálculo de la capacidad de transporte de bandas transportadora La capacidad de transporte de una banda depende de: • Su anchura • Su velocidad • Su concavidad • Su inclinación • El material a transportar • La Alimentación La cantidad teórica a transportar es un valor de cálculo que en la práctica. se sueldan al árbol. cuya parte inferior tiene la forma de un semicilindro cerrado por arriba con una tapa. valiéndose de un tornillo giratorio Ver Figura 46: Este transportador consta de un canalón inmóvil. la abrasividad de las cargas y el diámetro del tonillo. sino también por canalones inclinados y verticales. de granos finos y fibrosos. Figura 46 Transportadores de tomillo sinfín .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los transportadores de tornillo sinfín se emplean ampliamente para desplazar cargas alimentarias a alta temperatura y con características polvorientas que emanan evaporaciones nocivas. El paso del tomillo es f = (0. En la operación del transportador de tornillo sinfín es conveniente el transporte de materiales alimentarios en forma de polvo. abrasivas o pegajosas. El canalón del transportador de tomillo sin fin se suele fabricar de lámina de acero de 2 a 8 mm de espesor. hasta 150 r. Este diámetro debe ser como mínimo 12 veces mayor que el tamaño del grosor del material homogéneo a transportar y 4 veces mayor que el grosor máximo de los trozos. El diámetro del tornillo D depende del tamaño de los pedazos de la carga a desplazar.5/1.p.0) D donde D es el diámetro del tomillo. La velocidad de rotación del tomillo depende de la naturaleza de la carga a transportar y del diámetro del tomillo y se adopta tanto mayor cuanto menor es el peso a granel. Los transportadores en cuestión se utilizan no sólo para desplazar la carga de forma horizontal. Para los materiales pesados. al transportar material no clasificado (ordinario). y para los ligeros. Puesto que en este caso es fácil hermetizar el conducto. Cuanto más ligero sea el material a transportar. tanto mayor se toma el paso.p. No es conveniente emplear estos transportadores para desplazar cargas de pedazos de grandes dimensiones.m.m. la velocidad de rotación suele ser cerca de 50 r. para evitar el amontonamiento de material cerca de los cojinetes intermedios.5 el resultado Si el transportador se carga por gravead desde un silo o una tolva agregar al resultado ½ CV a 1 CV Los valores del coeficiente de disminución F del flujo de material del transportador de tomillo sin fin según sea el ángulo de inclinación ᵦ del canalón se toman de la tabla 7 .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El área de relleno del canalón del transportador es: A = λ *π * D2/4 (6) Donde λ = Coeficiente de relleno de la sección del canalón tomado menor que la unidad.4 2.25 0.3. Si la potencia calculada es menor a 4 CV multiplicar por 1.1 Cálculo de la potencia en el eje impulso de un transportador de tornillo sinfín La potencia necesaria para transportadores horizontales de este tipo de construcción y paso normal la determinó la compañía Link Belt con la formula siguiente CV = C * L * W * F (6) 4500 Dónde: CV = Potencia requerida por el transportador en Caballos de vapor C =capacidad de transporte (m3/min) L =longitud del transporte (m) W = peso del material ( Con las siguientes aclaraciones: Si la potencia del motor en caballos encontrada para un determinado caso es menor a 2 CV multiplique por 2 el resultado encontrado.32 0. Se toman los siguientes valores de λ para las distintas cargas: Tabla 6 valores de λ para distintas cargas Tipo de carga Pesadas y abrasivas Pesadas poco abrasivas Ligeras poco abrasivas Ligeras no abrasivas Valor de λ 0.125 0. son . los tubos transportadores no se emplean para desplazar materiales de tipo alimenticio que no deben desmenuzarse.6 F=1 F=(como F=(como se se indica) indica) Alumbre Fino Cebada Cacao Azúcar en Ceniza Avena de Maíz Frijol de Soya Leche en Polvo Bruto Arena Caliza Avena de trigo Granos de Café Sal Gruesa (2). en dirección del movimiento de la carga. Estos tubos pueden instalarse horizontalmente o con pequeña inclinación (hacia arriba o hacia abajo). Una variedad de las construcciones de este tipo son los tubos sin espiral situados siempre con inclinación hacia abajo.4 F=0. se dispone en su centro un eje solidario a una estructura helicoidal. Al girar el tubo.9 0. Arroz Trigo Granos de Maíz Almidón Azúcar Refinada Nota 1Materiales no abrasivos finos y ligeros que corre libremente y de 480 a640 Tabla 8 valores del coeficiente de disminución k del flujo de material según sea el ángulo de inclinación ᵦ 0 5 10 15 20 ᵦ en grados k 1 0. así como los que emanan vapores nocivos. En el interior del tubo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Tabla 7 valores de F para distinto tipo de material alimentario.6 En tanto que la velocidad de desplazamiento por el transportador de tornillo sinfín es v = tn/60 (8) Y por lo tanto El flujo del material del tornillo sinfín en Ton/h se calcula con la ecuación (8) Q = 3600 * A * v (Ton/h) = 3600 π * D2/4* tn/60 (9) Los tubos trasportadores ver Fig. 47 son una variedad de los transportadores de tomillo sin fin. el cual está dispuesto sobre unos rodillos. Ya que en el curso de la rotación de tubo el material se mezcla y se desmenuza continuamente.8 0.7 0. aplicable a la ecuación de potencia de un tornillo sinfín: Ecuación (6) Clase A Ver Clase B Ver Clase C Ver Clase D Clase E Ver nota 1 nota 2 nota 3 Ver nota 4 nota 5 F=0. Están diseñados para desplazar materiales alimentarios a alta temperatura. el material a transportar se desplaza en magnitud igual al paso de la espiral para cada revolución del tubo exterior. las placas.4 LECCIÓN 8.19 0. ruedas dentadas o una polea con ranuras cilíndricas . Unos rodillos.08 Figura 47 Tubo transportador 2. grandes dimensiones y elevado consumo de energía.2 TRANSPORTADORES DE CADENA Este tipo de transportador es muy utilizado en la industria alimentaria en particular en las zonas de empaque.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS muy utilizados en instalaciones de producción de alimentos para la calcinación. La cadena actúa como órgano de tracción. la estación de tensión. fijados a las cadenas o a las placas. la estación de mando. sobre el bastidor. las placas son los elementos portantes. la cadena con rodillos de rodadura. Los tubos transportadores se distinguen por su sencillez y fácil construcción y por la posibilidad de su hermeticidad al transportar la carga. el secado y la mezcla de distintos materiales. No obstante. La estación de mando y la de tensión tienen.22-0. por la ecuación (7). El paso de la línea helicoidal t Suele tomarse igual a la mitad del diámetro interior del tubo y el coeficiente de relleno λ de la sección del tubo se toma teniendo en cuenta la disminución del flujo de material con la inclinación del tubo hacia arriba: Tabla 9 valores del coeficiente λ según sea el ángulo de inclinación del tubo Inclinación del tubo p en grados 0 5 10 20 Coeficiente λ 0. El flujo de material en el tubo transportador se determina también pro la ecuación (8).13 0. y que ruedan dirigidos por unas guías. sirven de apoyo a las cadenas con sus placas. para transportar cargas pesadas Los elementos principales de los transportadores son Ver figura 48.33 0. dichos tubos tienen gran peso propio. el bastidor. en lugar de tambores. y la velocidad de desplazamiento. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 48 Transportador de cadena A continuación se describen los elementos de la instalación. Fig.4. las placas y los sistemas de unión de cadenas y placas.1 Cadenas: El tipo de cadena más difundido es la cadena no calibrada. de eslabones cortos soldados. no descritos anteriormente. es decir: las cadenas. Existen los otros tipos de cadenas aplicadas a los transportadores: • • • • • Cadena de Eslabones largos soldado Cadena de acero redondeado y de flejes Cadena de rodillos Cadena articulada Cadenas desmontables. 49 Sistema de unión de las placas con las cadenas . Los sistemas de unión entre las placas y las cadenas se muestran en la figura 49. 2. (1 y 2). con los transportadores de placas se puede obtener una pendiente mayor que con el de cinta (hasta 45°). El transportador "Redler" (Figura. (3). Por otra parte. acanalados transversalmente.2 Ventajas de los transportadores de cadena Entre las ventajas de los transportadores de cadena respecto otro tipo (que sólo pueden tener una dirección).5 m/seg. Palanca reguladora de descarga (6) Figura. Adaptador a canal de tolva o silo (4). está compuesto de Puntos descarga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. Tambor propulsor. La velocidad de la cadena se toma igual a la de la cinta. mientras que el superior marcha en retorno sobre rieles sujeto a las paredes de la .4.5 LECCIÓN 12 REDLER Este tipo de transportador también denominado Bulk –Flo tiene usos particulares en el transporte de materias primas alimentarias sensibles a las condiciones ambientales. o sea de 0. se pueden considerar las siguientes: Pueden ser cerrados horizontalmente También pueden ser cerrados verticalmente con curvas en un mismo plano. La capacidad de carga se determina por la misma fórmula que para el transportador de cinta. 2.1 a 0. 50 Transportador "Redler" (horizontal) El tramo inferior se mueve por el fondo de la caja y es el órgano transportador. 50) consta de una caja rectangular que aloja la cadena de eslabones anchos y planos. en el otro extremo el rodillo sirve como órgano tensor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS caja y. y esta capa le transmite el movimiento al material situado encima. El material y la cadena forman así una corriente única de velocidad uniforme. Fig. La Figura 51 representa un transportador "Redler". 51 Transportador "Redler" (vertical y horizontal). granulosos o en pequeños trozos. arrastra la capa de material alimentario comprendida entre las piezas transversales. La cadena (1) y la piezas transversales (2). economizando espacio y energía. El transportador Redler es muy conveniente para materiales alimentarios pulverulentos. aproximadamente igual al ancho de la cadena. por encima del material: una rueda dentada hace de transmisión del movimiento. recogen el material bajo la boca de carga (3} y lo elevan a la salida (4) a través de una canal de paredes cerradas. la altura más económica del material es. La cadena. La rueda (5) sirve para mover la cadena elevadora. al pasar por el fondo de la caja. . separado del canal elevador propiamente dicho por una pared intermedia y va a arrollarse en el rodillo (6). La capacidad de los transportadores se determina por la fórmula: Q = 3600 * B * h * v * Ɣ * K (10) Donde: B = ancho de la aleta en m. La curvatura (7). Tanto los elevadores de cangilones.7 . no pegajoso. 2. . sirven principalmente para materiales de tipo alimenticio desmenuzado y fino. • La posibilidad de transportar la carga desde varios lugares a diversos puntos. Ɣ = densidad aparente del material en t/m3. tales con Harinas de Trigo. maíz.0. K = coeficiente (0.9 para transporte horizontal) y (0.1 Ventajas y desventajas del transporte neumático El transporte neumático de cargas tiene las siguientes ventajas: • Posibilidad de manejar materiales por un esquema complejo tridimensional • Comodidad de disponer las tuberías en cualquier dirección.8 para transporte vertical).6 LECCIÓN 13 TRANSPORTADORES TIPO NEUMATICO Los equipos de transporte Neumático tiene una alta utilización en los proceso que requieren el transporte de materiales finamente molidos. permite suprimir el órgano tensor igualando cualquier alargamiento posible de la cadena en su caída libre.5-—0. h = altura de la aleta en m. que presenta ventajas operativas sobre otro tipo de equipos de transporte de insumos y materiales alimentarios de este tipo 2. y otras que requieren la operación continua en el proceso productivo de elaboración de alimentos.6. • La evacuación de pequeñas fracciones. como los "Redler". El transporte neumático puede adaptarse con facilidad tanto a las instalaciones de producción existentes como a futuras ampliaciones. v = velocidad de la cadena en m/seg.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El tramo descendente de la misma cadena cuelga libre en el interior de la caja vertical. • La posibilidad de transportar los materiales alimentarios en el proceso de manera simultánea con operaciones como el secado. Arroz. • El alto grado de hermeticidad de las tuberías • La ausencia de pérdidas de carga y • La automatización completa de este tipo de proceso de transporte. 0. Figura 52 Canalón dividido Longitudinalmente por el tabique poroso Una condición importante de que el flujo de material sea ininterrumpido reside en que se mantenga saturada la carga con aire en toda la línea de proceso donde ocurre el transporte en forma neumática. • El elevado desgaste de los elementos de los dispositivos neumáticos. antes de expulsarlo a la atmósfera.04 . Para asegurar un movimiento de este tipo basta variar el peso volumétrico del material en un 15-35 % saturándolo con . en el caso de la industria alimentaria el de las harinas en polvo confiriéndole a la carga la propiedad de la fluidez permitiendo de esta forma desplazarse bajo la acción de la gravedad por canales especiales que tengan la inclinación muy pequeña (igual a 0. contaminado con partículas de polvo del material transportado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El transporte neumático tiene las siguientes desventajas: • El alto consumo de energía que alcanza a 1. apelmazadas. 2. y pegajosas.1 Características operativas del transporte neumático Una característica propia del transporte neumático es la saturación y mezcla del aire con los materiales secos a transportar.h/T y que sobrepasa 10-15 veces el consumo de energía del transporte mecánico.05).4 kW. • Imposibilidad de transportar cargas húmedas. particularmente al) transportar cargas abrasivas.6. • La necesidad de purificar el aire usado en el proceso. para garantizar la mezcla adecuada aire material. existen compuertas en ciertos puntos del recorrido. lo cual limita su longitud en el sistema.7 LECCIÓN 14 ELEVADORES DE CANGILONES Este tipo de transportadores es ampliamente utilizado en la industria alimentaria de concentrados para animales. Las bandas presentan un revestimiento de caucho antiabrasivo. Mediante la presión del aire. por tos tubos se transportan cargas por lotes o unidades colocadas dentro de cartuchos especialmente calibrados para este. La posibilidad de transportar cargas saturadas con aire permite construir instalaciones herméticas muy sencillas y baratas en grandes volúmenes. EI consumo de aire para el transporte es de 100 a 130 m3/h por cada m2 de superficie del tabique poroso. Posteriormente el aire utilizado sale del canalón a la atmosfera a través de los filtros situados al final del canalón. para minimizar la fuga del aire entre el cartucho y la pared del tubo. Este tipo de aparato transportador de cartuchos unitarios se utiliza para el envío de muestras alimentarias a analizar en el laboratorio de calidad de materias primas y producto terminado 2. En consecuencia. por el roce de las mismas con el aire. dotados de empaquetadura flexible transversalmente. La saturación del material con aire se efectúa en el canalón o tubería neumática Ver Figura 52. ignífugo. sustituyendo el roce normal de unas contra las otras de las partículas del material en un transporte no neumático. con lo cual el material (3) comienza a fluir por el canalón (4).5 m/s). son aquellos dispositivos que desplazan el material en dirección vertical o próxima a la vertical Ver Figura 53. el canalón se divide en dos partes longitudinales colocando un tabique poroso: El aire se suministra desde la parte inferior del canalón (1) atravesando el tabique (2). para mantenimiento y limpieza del sistema. Como órgano de tracción de los elevadores de cangilones se utilizan cadenas o bandas transportadoras La elección del tipo de órgano de tracción está condicionada por las características del elevador y de la carga. al presentarse atascos cuando esta es muy inclinada. La desventaja reside en la disposición del canalón o tubería con inclinación descendente cuando es necesaria para el transporte del material.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS aire. para transportar materiales de fácil transporte se emplea la banda transportadora que admite mayores velocidades de desplazamiento (hasta 2. lo cual si se requiere para el caso de los elevadores inclinados. Los elevadores de cangilones son sencillos para su construcción y no necesitan una estructura compleja o dispositivos de apoyo especial para el sostenimiento del ramal libre. . fin Ver Figura 52 (a) con dimensiones de 60 a hasta 200 mm de diámetro. Los cuales deben cumplir los requerimientos establecidos por las Normas DIN o ASTM existiendo varios diseños y perfiles para cada tipo de material. siendo el número de lonas y la calidad de las mismas función de las necesidades propias del proceso alimentario. Para grandes tensiones se utilizan bandas con carcasa de tejido metálico. polvorientos y de granulometría fina.7. tipo de elevador y requerimientos de servicio. Los elevadores de cangilones son ampliamente utilizados en depósitos de granos y producción alimenticia. mientras que los materiales de pedazos grandes y abrasivos se vierten directamente a los cangilones. El desplazamiento de la carga a granel se efectúa por medio de cangilones. a pesar de su tamaño.1 Tipos de elevadores de cangilones Existen cinco tipos de dispositivos elevadores de cangilones: . 53 Carga de un elevador de cangilones 2. La carga con extracción se aplica en materiales que no ofrecen considerable resistencia a la extracción. La velocidad de movimiento es menor o igual a 1. templados o cementados.25 m/s. seleccionados convenientemente de acuerdo con el material. Figura. garantizan la entrega de la carga a gran altura (desde 5 m3/h hasta 60 m3/h) Los cangilones Ver Figura 53 se cargan de material a granel a través de un agujero de carga o superior (a). o por mallas forjadas construidas con aceros especiales aleados. Por eslabones de rodillos calibrados según Normas DIN. inoxidable o nylon. Las cadenas están formadas. o cada cangilón lo extrae o draga desde la parte inferior del elevador (b). La carcasa está formada por lonas de tejido cruzado de nylon que no se desgarra. Para una gran altura de elevación y cargas de tamaño elevado o a alta temperatura. Se construyen en acero laminado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS apropiado para productos alimenticios grasos. se utiliza la cadena como órgano de tracción. dichos elevadores son de dimensiones relativamente pequeña en sección trasversal. son factores importantes para conseguir una correcta descarga del material. La descarga se realiza por proyección del material originada por la fuerza centrifuga como consecuencia de la elevada velocidad de los cangilones.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 1) Cangilones montados sobre banda o cadena con descarga centrífuga: En este tipo de elevadores la descarga de los cangilones cuyo órgano de tracción se mueve a grandes velocidades el derramando o lanzado de la carga se efectúa en el punto superior del elevador bajo la acción de la fuerza centrifuga Ver Figura 54 (a). Los cangilones están montados muy próximos entre sí. Los cangilones están montados sobre o dobles de cadena o sobre banda de goma. cuando el lanzamiento de la carga no tiene lugar la descarga de los materiales se efectúa. distanciados entra sí a intervalos regulares. ligeros y frágiles o para aquellos otros de naturaleza pegajosa que fluyen con dificultad. El diámetro de las ruedas o tambor de la cabeza motriz. sobre ramales de doble cadena. En este caso es necesario desviar el ramal libre del elevador Ver Figura 54 (b) para que sea posible ubicar un recipiente receptor bajo la carga desprendida debajo la descarga del elevador inclinado. 2) Cangilones montados sobre cadena o descarga positiva: A menores velocidades. la descarga se realiza vaciándose los cangilones por gravedad a su paso sobre las ruedas motrices. 54 Descarga de un elevador de cangilones . Este tipo de elevadores se utiliza generalmente para manipular materiales de grano fino que no requiere un especial cuidado y se salen fácilmente de los cangilones. El llenado de los cangilones se efectúa directamente. Estos elevadores son apropiados para manipular materiales pulverulentos. El llenado de los cangilones se efectúa generalmente dragando o directamente después de pasar éstos bajo las ruedas de la caja tensora inferior. Figura. después de pasar estos bajo las ruedas o tambor de la caja tensora inferior. facilitada por la inversión forzada que provocan las ruedas ceñidoras. derramando el material al recorrer éstos el piñón de la cadena superior. la posición de la boquilla de evacuación y la velocidad. Debido a la reducida velocidad de la cadena. Su estructura está formada por dos conductos. se pueden emplear cangilones de escama cuya pared anterior sirve de canalón para la carga que se derrama desde el siguiente cangilón Ver Figura 54 (c). Este tipo de descarga se aplica en los elevadores de marcha lenta. 5) Cangilones montados sobre banda con doble columna: Este tipo de cangilones se encuentran montados sobre una banda de goma un en una o varias hileras. a una velocidad de movimiento menor o igual a 0. la descarga se realiza hacia el interior del elevador.8 m/s. Este tipo de elevadores se recomienda para un funcionamiento continuo sometido a duras exigencias y para materiales pulverulentos. El vaciado de los cangilones se efectúa por proyección del material originada por la fuerza centrifuga. pareados o al tresbolillo y distanciados entre sí a intervalos regulares. frágiles pesados o abrasivos. un rodillo de inflexión próximo a la caja tensora inferior mantiene la estabilidad de la banda. de muy variada granulometría. El tambor motriz es de mayor diámetro que el tensor. 4) Cangilones montados sobre cadena con descarga central: Los cangilones son fijados a ramales dobles de cadena. . encontrándose distanciados entre sí a intervalos regulares. vaciándose estos por gravedad al quedar invertidos a su paso por las ruedas motrices. El llenado de los cangilones se efectúa generalmente dragando o directamente. después de pasar éstos bajo las ruedas de la caja tensora interior. Debido a la reducida velocidad de la cadena y a la especial disposición de los cangilones. como consecuencia de la elevada velocidad de la banda. uno para et ramal ascendente y otro pira el descendente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3) Cangilones de escama montados sobre banda o cadena: Si es necesario efectuar la descarga derramando el material desde el elevador vertical sin inclinar los cangilones. 2 Determinación del Flujo de un elevador de cangilones Para determinar el peso de la carga en un cangilón se utiliza la ecuación (9): G = i * Ɣ * j (11) Donde i = volumen del cangilón en litros. Para los elevadores de cadena el paso t debe ser múltiplo del paso de la cadena. donde h es la altura del cangilón. desmenuzamiento. También se puede recurrir a reducir el tamaño como fase previa para regularlo. pulverización o rotura de sólidos. el cual depende del tipo de material. partición.se toma según la siguiente expresión: t = (2/3) * h (para los cangilones de escama t = h).6 * G + v/t (12) Normalmente el paso entre cangilones . las operaciones para reducir el tamaño de las materias sólidas tienen a menudo dos objetivos: adecuar el material para una posterior aplicación como la producción de harinas para la preparación de pan. trituración. es la operación por medio de la cual los sólidos son cortados o partidos en partes más pequeñas.8 LECCIÓN 15 EQUIPOS REDUCCIÒN DE TAMAÑO La reducción del tamaño de los sólidos. sea la fragmentación. quebrantamiento. de elevación y grandes capacidades. Este coeficiente toma valores que se encuentran en el siguiente rango: j = 0.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Este tipo de elevador de cangilones está especialmente indicado para importantes alturas. 2. se determina según la siguiente ecuación: Q = 3.9 (los valores menores corresponden a materiales de gran tamaño) El flujo Q (T/h) de material transportado por un elevador de cangilones a una velocidad v (m/s) y con un paso t (n) entre cangilones consecutivos. Utilizándose para materiales de gran fluencia y resistentes a la fragmentación y que sean capaces de admitir elevadas velocidades 2. ó aumentar la superficie para posterior reacción. desgajamiento. molienda.7. Sea el aplastamiento. como se tiene para la cocción de alimentos en pequeños trozos. j = coeficiente de relleno del cangilón. para separar los materiales o para volver a combinarlos en una nueva forma o .6 a 0. Ɣ = densidad de de la carga a granel en kg/l. en el que se utilizan ampliamente tanto rodillos simples como dobles para esta operación. El corte de carnes. en este campo tienen una enorme competencia con el molino de martillos. viniendo considerablemente limitados los otros tipos de acción a las máquinas que manejan materiales mayores. pero de una eficacia excelente. En el triturador giratorio una mandíbula en forma de tapón gira dentro de un encaje cónico fijo. rompen por presión directa sobre el material. con el fin de triturar productos intermedios. Para realizar la reducción de tamaño se requiere aplicar fuerzas que superen las resistencias de los materiales y esto da lugar a otra clasificación. para los equipos que actúan por: • Compresión o aplastamiento • Torsión o Atrición (Abrasión) y • Cizalladura o Corte Los trituradores cuyos equipos más representativos son el triturador de mandíbula y el triturador giratorio. que cogen entre una superficie fija y la mandíbula movible y prácticamente no se emplean en la industria alimentaria En el triturador de mandíbulas. para tamaños grandes • Molienda para tamaños medianos entre1 milímetro a 5 centímetro y • Pulverización para tamaños menores a 1 milímetro. Probablemente la máquina que con mayor profusión se utiliza para moler finamente es el molino de bolas. Sin embargo. giran bolas de acero y porcelana endurecida dentro de un recipiente . Ambas trituradoras se fabrican en menor tamaño. maneja muy diversos tamaños en el procesamiento de las canales. junto con el material que se ha de moler. Cuando se trata de moler o pulverizar finamente. Parte de esta reducción de capacidad es atribuible directamente al hecho de que la mayor parte de la trituración fina se obtiene por abrasión. en el cual.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS simplemente como medio para formar un producto que se maneje mejor que la materia prima original. la capacidad del equipo para manejar el material se reduce considerablemente. la pieza movible tiene un movimiento de vaivén sobre un espigón contra una superficie fija. Acorde a los tamaños de las piezas a manejar la reducción de tamaño se clasifica en: • Trituración. Todos los métodos de reducción de tamaño se basan en uno o más tipos de mecanismos. triturador de impacto indescriptiblemente ruidoso. si bien se clasifica como molienda. y con el molino de rodillo sujeto con mordazas. El diseño de las máquinas para reducir tamaños de substancias fibrosas de ordinario pone a prueba el ingenio del proyectista de la maquinaria de trituración. con mucho. para reducir la energía necesaria para su desintegración. el desgaste de los cuchillos y evitar la fragilidad. batido y. Recientes avances en máquinas para triturar finamente son los molinos a chorro y pulverizadores rápidos. Muchas substancias fibrosas. desgarramiento. A muchas substancias fibrosas se les da un tratamiento previo del tipo de una cocción suave. frotamiento. . que tienen superficies rugosas o muy rugosas. El corte es. Estas substancias pueden responder a tratamientos mecánicos del tipo del corte. cascarillas de cereales. Las técnicas de explosión y pulverización rápida para desintegrar materias fibrosas han resuelto muy eficazmente estos problemas a diversas industrias. en los que la trituración se realiza por la turbulencia extrema que se crea en cámaras de forma especial por chorros de vapor o de aire. Los cuchillos sin filo o los batidores despuntados darán el trillado y cortado requerido para desintegración de algunas substancias. bolas u otros elementos de trituración que se originan al rodar contra partes macizas fijas. tales como el caucho. o una cualquiera de las diversas máquinas en las que el material se tritura por cilindros. y los molinos de frotamiento. tienden a resistir los esfuerzos más específicos para reducirlos de tamaño. el método más útil y sería ideal para muchas aplicaciones si no fuera por el hecho de que algunos materiales no están limpios y porque los cuchillos se embotan rápidamente. residuos plásticos. cuero. vaporización a presión y operaciones similares. trapos. Las bolas del molino pueden reemplazarse por varillas de acero para formar el molino triturador de barras. en los que la sustancia se muele entre superficies en movimiento (deslizantes) y fijas. que en los materiales secos origina excesiva cantidad de polvos durante su desintegración. para reblandecerlos y disminuir. especialmente a tamaño uniforme.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS giratorio en forma de tambor. Los molinos del tipo Buhrstone y molinillo de café. hasta cierto punto. encuentra considerable aplicación para la pulverización muy fina. en consecuencia. residuos de cañas y substancias similares. pueden utilizarse para la reducción del tamaño de otras. papel. También se emplean mucho los trituradores de cilindro en los que el material se tritura entre las superficies de cilindros de acero que giran a igual velocidad o a velocidades diferentes. madera y cortezas de árboles y desechos agrícolas como paja. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los llamados molinos de martillos se utilizan tal vez más que cualquier otra máquina para la desintegración de los materiales fibrosos. La presentación de uno de estos molinos se ve en la Figura 55 Figura 55 Molino para cereales . la articulación. como ocurre en el caso del molino de martillos. Varias industrias están vinculadas íntimamente con la producción de sólidos finos o bastamente divididos. colocados para que pasen entre un segundo grupo de cuchillos que apuntan hacia el interior desde la carcasa de la máquina y mantenidos en posición por la fuerza centrífuga. las remolachas se reducen a rodajas. Se opera bien por vía seca por tratamiento del material con o sin insuflación de aire o por vía húmeda por tratamiento del material mezclado con una cierta cantidad de agua y recogiendo el producto molido en forma de pulpa. En la elaboración industrial del azúcar de remolacha. o bien giran libremente. donde se ponen en juego otras técnicas. en lugar de tener los pesados martillos macizos de los molinos de martillos del tipo del triturador de rocas. suelen tener barras o cuchillos. Se emplean también otros equipos de percusión. Se han desarrollado muchas máquinas para cortar substancias por una acción de cizallamiento de una hoja de cuchillos paralelos al eje de rotación. Estos cuchillos rotatorios se colocan para limpiar exactamente los de la hilera que sobresalen a corta distancia del recipiente del cortador. En estas máquinas los cuchillos. Estas máquinas dan excelente servicio para manipular una amplia variedad de substancias fibrosas. Esta operación la realiza un cortador (rebanador de remolacha) que dispone de unos cuchillos diseñados para dar la forma deseada al producto dividido. obtenidos a partir de materiales blandos o fibrosos. En la industria de cereales. o están unidos rígidamente a un rotor y fijados de modo tal que el lado cortante es paralelo al eje del rotor en vez de perpendicular al mismo. específicamente en la producción de harinas se utilizan ciertos molinos de cono. molinos de cilindros lisos y molinos de martillos articulados. El corte ocurre cuando los cuchillos se entrecruzan. por vibraciones y las acciones combinadas. con sus lados agudos paralelos al eje del elemento que gira. Estos molinos. Tales industrias han desarrollado normalmente las máquinas de carácter especial que mejor se adaptan a sus requerimientos particulares. entre las cuales la caída libre. montados sobre un eje horizontal. La parte superior de la caja tiene una tolva de alimentación y la placa de ruptura. que lleva en su periferia una serie de pequeños martillos (unos cuatro por disco). por ejemplo). Con ligeras modificaciones. La capacidad de un molino de martillos es muy grande. el molino de martillos puede convertirse en máquina . donde es golpeada por los martillos en rápido movimiento giratorio. los cuales tienen libertad para oscilar en torno a un eje. el material que se quiere fraccionar se desliza lentamente sobre dicha placa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. los fragmentos giran hacia la parte inferior y son lanzados contra una rejilla. y queda finamente fragmentada.9 LECCIÓN 16 MOLINOS DE MARTILLOS El molino de martillos contiene una serie de discos (5. Figura 51 Molinos de martillos Un molino de martillos quebrantadores oscilantes de tamaño medio es capaz de suministrar material a razón de 12 a 15 toneladas por hora a través de rendijas de 1/2 cm aproximadamente. . El molino gira por la acción de un engranaje circunferencial. un engranaje situado por fuera de los pedestales que sirven de soporte. es decir.10 LECCIÓN 17 MOLINOS DE BOLAS El molino de bolas consiste en un cilindro de acero que descansa horizontalmente apoyado sobre pedestales y gira alrededor de su eje horizontal. mediante correas de transmisión planas o en forma de V múltiple. trigo y toda clase de cereales.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS desfibradora actuando sobre residuos de cortezas o caña de azúcar. pero suficientemente estrechas para retener los bolas. Se mantiene el molino girando durante un período variable y después se descarga a través una abertura opuesta. con mallas adecuadas para dejar pasar el material molido. de forma tal que el molino pueda cubrirse convenientemente con una funda cuando sea necesario. semillas oleaginosas y condimentos y especias. tal como fragmentos de pedernal. Algunas de sus aplicaciones son: Trabajo pesado en trituración y molienda de granos. Figura 57 Molino de bolas El material que se quiere moler se introduce en el cilindro a través de un registro situado en el centro de una generatriz del cilindro que se cierra después herméticamente. En la industria es frecuente que el molino esté provisto de un engranaje externo. maíz. 2. Este cilindro contiene en su interior un medio triturador adecuado. o bien por medio de rueda dentada y cadena articulada. Los molinos se construyen en varios tamaños lo cual se cubre una amplia gama de capacidad de molienda. en lugar de guijarros de pedernal. Otras variantes opcionales a considerar de acuerdo con la demanda y en función del grado de automatización deseado y del tipo de producto por obtener se pueden encontrar los siguientes sistemas opcionales: Figura 58 Cortadora de pan. tiene bolas de acero o de porcelana. Para evitar el deslizamiento de las bolas de acero a lo largo de las paredes interiores del molino.programación: en función del grado de automatización deseado y del producto por obtener podemos encontrar las cutters con algunos o todos los sistemas de control siguientes: Por número de revoluciones: Un sistema digital electrónico permite programar una determinada cantidad de vueltas de la cubeta. 2. o bien de material sintético de elevada densidad. El molino de bolas o de guijarros puede adaptarse para el trabajo continuo dotándole de muñones huecos. la máquina se para automáticamente. unas barras deflectoras de tipo de onda o bien unas barras deflectoras modificadoras de la velocidad. suelen retener éstos en su interior. soldadas a las paredes interiores del cilindro. y alimentándolo por un lado y descargándolo por el otro.11 LECCIÓN 18 MOLINOS DE CORTE Son conocidos comúnmente como cortadoras. Un ejemplo de cortadoras se ve en la Figura 58.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La diferencia esencial entre un molino de guijarros y uno de bolas radica en la naturaleza del agente demoledor. de forma que cuando se alcanza la citada cantidad. el molino de bolas. - Sistema de control . - . Con la ayuda de estas barras deflectoras se consigue que el tiempo de molienda quede disminuido. Hoy en día se ofrecen modelos que trabajan al vacío. o bien algún tipo de embutido curado de grano medio.11. Su estructura es similar a la de una despulpadora con discos montados especialmente para esta aplicación. Las rejillas son asimismo de acero inoxidable de gran dureza y de tensión regulable. Para productos delicados podemos prefijar una temperatura máxima que una vez alcanzada. En el mercado existen cutters de diferentes capacidades. Sistema de tapa antisonora. Este sistema se puede encontrar con una o dos velocidades de mezclado. Actúa directamente sobre el bobinado del motor. Sistema de termómetro electrónico. 2. Los discos cortadores son de aluminio fundido resistente: Están equipados con cuchillas de acero inoxidable con soporte de aluminio fundido. .p. - - - - - Hay posibilidades de incrementar el número de velocidades según necesidades o bien adecuar el número de r.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS - Por temperatura: Un termómetro digital electrónico con una sonda situada en la cámara de corte. De fácil manejo. efectúa el paro automático de la máquina. Una vez agotado el mismo. a los estándares. Este sistema de seguridad actúa cuando se levanta la tapa o cuando se utiliza el paro de emergencia. Reduce considerablemente el nivel del ruido producido por las cuchillas al cortar o emulsionar. Boca de alimentación con palanca y boca pequeña con mazo empujador para tubérculos. Muy adecuado cuando se quiere obtener embutidos de pasta fina con mezcla de trozos de tocino u otro aditivo granulado. Por tiempo: Un temporizador digital electrónico permite programar el tiempo máximo de duración de la operación. Esta máquina es construida con materiales en acero inoxidable. Permite la lectura instantánea de la temperatura de la carne. Sistema de frenado electrónico. Con la combinación adecuada de los discos con las rejillas se pueden realizar gran variedad de cortes. sin roces mecánicos ni desgastes con sus consiguientes averías. la máquina se para automáticamente. cuyo tamaño se obtiene antes de haber alcanzado una mezcla homogénea de la grasa y demás aditivos.1 Cortadora de hortalizas. permite leer instantáneamente la temperatura a que se encuentra la pasta. las cuales responden a las necesidades del usuario.m. Sistema de velocidad lenta de mezclado. con tapa auxiliar pequeña incluida.2 Cortadora manual La cortadora manual permite realizar sin fatiga de 100 Kg. soja.11. a 150 Kg. A cada rejilla corresponde un prensador que expulsa el tubérculo cortado y libera completamente la rejilla para facilitar el corte de la siguiente. se compone de: • dos secciones de trituraciones independientes.12 LECCIÓN 19 MOLINOS DE RODILLOS Este equipo es utilizado en la molienda de algunos cereales como centeno. En el prensador expulsor en aleación de aluminio. cebada. Los resortes son compensadores muy sensibles que ayudan a subir el prensador expulsor. arroz y otros.11. de acero inoxidable. donde el eje principal es en acero inoxidable e incluye sello mecánico y grafito. estriados o lisos. Además. Se utiliza aleación ligera e inoxidable. En algunos de éstos equipos las cuchillas se encuentran dispuestas en cruz. azúcar. una de las esquinas sirve de vértice de vaciado. La tapa superior es en acero inoxidable. El sistema de vuelco para descargue. Las rejillas están construidas en acero inoxidable. movidas por un motor eléctrico. en la línea de moltura de este cereal y también puede aplicarse para la trituración de sal.3 Licuadora industrial Este equipo tiene un diseño vertical de tanque superior y motor inferior. además. en posición de descarga. 2. el resorte está atrás y deja la rejilla completamente libre. trigo. El molino de cilindros básico. por medio de palanca de acción directa sobre el eje principal con medida de seguridad. maíz. permitiendo su cómoda utilización. 2. • Cilindros trituradores (uno fijo y uno regulable). . Control eléctrico con protección térmica.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. ubicadas en un cuerpo común. con el fin de obtener harinas panificables. para carga y control durante el proceso. etc. incluye un pivote que evita el vuelco accidental del vaso. Figura 59. puede ser empleado para el machacado del grano de centeno ya limpio. hora de tubérculo. y cerámica para evitar que pase el líquido hacia el motor. avena. acabado totalmente sanitario. el cuerpo permite una perfecta agitación. tanque piramidal cuadrado invertido. ya que las esquinas cuadradas rompen el remolino. una vez triturado. puerta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • • • • • Tolva de carga con ejes de alimentación y sistema de regulación de la hendidura de alimentación. los cuales conducen el grano a todo lo largo del molino. de donde es conducido hacia abajo por un sistema de transporte separado. según las aplicaciones . en flujo continuo. Los cilindros trituradores tienen la superficie de trabajo adaptada al tipo de trituración del grano y giran con diferente velocidad circunferencial (igual velocidad circunferencial. respectivamente. El grano. Figura 59 Molino cilíndrico Para el sistema de transmisión de potencia se utilizan motores y reductores de diferentes potencias y revoluciones. cae en el recipiente de vaciado. solo durante el prensado). Funcionamiento: El grano. -Ventanilla. -Cepillos de limpieza de los ejes. -Sistema de conexión y desconexión y regulador de la hendidura de moltura. mediante la tolva de carga cae en los ejes de alimentación. protecciones y accionamiento. de donde es trasmitido de modo uniforme. a la zona de trituración. -Transmisión por engranajes entre cilindros. Figura 60 Molino de rodillos para malta. que incluso pueden afectar las propiedades de horneado. Cambio rápido y fácil de los cilindros. Se aplica la agitación para mejorar la transferencia de calor con un efecto de mezcla de porciones calientes y frías de los fluidos involucrados en el proceso. estas son dos operaciones de aplicación diferente. que como bien es sabido ocurre para líquidos y gases. a través de la ventanilla y de la campana. 2 la de cáscaras y 3 y 4 harinas. el secado excesivo e indeseable del grano. La agitación es la operación unitaria que pretende un movimiento muy rápido. Este sistema contrarresta el calentamiento del grano a una temperatura excesiva. durante la moltura. Regulación automática de la ranura de alimentación. Limpieza fácil y rápida del espacio sobre los ejes de alimentación. Buena observación del trabajo. La aplicación de la agitación es en la transferencia de calor por convección.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS algunos utilizan un sistema de refrigeración en los cilindros como en el caso de los cereales. el agua caliente sale del cilindro por la parte exterior del circuito del tubo de evacuación.13 LECCIÓN 20 MANEJO DE FLUIDOS Si bien la literatura no establece diferenciación entre mezcla y agitación en razón de que se emplean indistintamente los mismos equipos para ambos propósitos. En la Figura 60 se observa una aplicación de molino de rodillos para malta en donde por 1 se encuentra la salida de harinas. 2. lo cual provocaría. El agua es inyectada por la boquilla de los tubos que se encuentran en el interior del cilindro. El mezclado es la operación unitaria que busca la homogenización de dos o más sustancias para lograr una sustancia con propiedades termodinámicas . con gran turbulencia para lograr números de Reynolds altos. Ventajas del molino de cilindros: Alto rendimiento. Los líquidos de baja viscosidad se mezclan con ayuda de mecanismos de impulsión. y poseen hélices dotadas de gran velocidad. la cual gira a velocidades menores. En la escala industrial es muy usado el agitador helicoidal excéntrico. El mezclado se aplica a sustancias que se encuentran en el mismo o en diferentes estados. Esto se puede lograr también mediante los mezcladores de cubeta en los que giran las piezas amasadoras y paletas. El mezclador de Pachuca es un depósito en el que la agitación se logra mediante un tubo central de aspiración. que puede combinar con el movimiento de éstas un pausado movimiento de deslizamiento. portátil. La operación de mezcla puede realizarse también en los transportadores de tomillo y puede acentuarse mediante ligeras modificaciones de su construcción. es necesario utilizar montajes permanentes poderosos y suele escogerse la turbina como medio de impulsión. como el horno mecánico de Mannheim para la torta salina. Los mezcladores montados lateralmente y fijos. Otros métodos de mezcla utilizan la circulación producida mediante tina bomba o chorro. En el caso de agitaciones que exijan grandes esfuerzos mecánicos. más pequeño.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS homogéneas. que se construyen de forma que sus paredes estén inclinadas de modo tal que al girar cambie continuamente la posición relativa de los diferentes sólidos que se pretende mezclar. turbinas de paletas). requieren un prensaestopas. que se introduce por la parte superior y que actúa sobre un depósito provisto de cuatro láminas deflectoras verticales montadas sobre las paredes laterales. Las mezcladoras amasadoras tienen unas piezas en forma de ruedas sólidas que giran sobre sus bordes. la operación de mezclado se realiza como una función secundaria en los molinos de guijarros o de bolas. Entre estos dispositivos impulsores los hay de dos tipos: los que originan corrientes radiales (turbinas. para grandes esfuerzos. Otros tipos de mezcladores para sólidos secos que se pueden citar son los agitadores de cintas y el Triplex Dry Blender de Patterson. También se consigue esta operación de mezcla de forma excelente y rápida en depósitos sin láminas deflectoras cuando la hélice se monta con su eje inclinado y descentrada. ruedas de paletas o discos) y los que dan origen a un flujo axial (hélices. La operación de mezcla de dos sólidos se realiza mediante mezcladores y aparatos volteadores. en los hornos de pisos mecánicos (quemadores) y en los hornos de tostación de un solo piso. y por esta razón no se instalan más que en aquellos casos en que no es posible hacer la instalación por la parte superior. . Ambos métodos son adecuados para los casos en que el esfuerzo mecánico a realizar sea ligero. Entre los agitadores dotados de movimientos lentos podemos citar el simple mezclador de paletas y el llamado agitador de compuertas. en el que actúa una hélice. La forma de los brazos del agitador es variable. a causa de que el movimiento de propulsión no se transmite más que a las porciones en inmediato contacto con el agitador. Todos los amasadores con dos brazos agitadores tienen un lomo de poca altura en su fondo. produciendo al mismo tiempo una acción de plegamiento que altera la disposición relativa de las masas. agitadores de tomillo y barredoras. y puede estar dotado además de rascadores que separen constantemente de la pared la capa que se deposite (esto tiene particular importancia si el recipiente en que se mueve el agitador ha de calentarse simultáneamente). Los mezcladores pueden utilizarse también como depósitos para realizar los procesos de disolución. Los líquidos viscosos y las pastas han de mezclarse o trabajarse mediante dispositivos que alcancen a todos y cada uno de los puntos de la masa. Estas máquinas están formadas por un recipiente o taza. La operación de amasada de productos muy viscosos requiere el uso de considerables potencias. El moderno mezclador para masa de pan es un ejemplo de mezclador dotado de agitador simple. permiten proceder a la desecación de una masa a medida que avanza el proceso de mezcla o bien trabajar en atmósfera de gases inertes (Baker Perkins). Son frecuentes las combinaciones de paletas a diferentes alturas. Los amasadores de vacío facilitan la realización de estas operaciones en el vacío. que usualmente es una caldera. de sigma o de conformación especial. los brazos pueden ser de forma de S. El Banbury Internal Mixer tiene dos rotores . que exceden de 1 caballo por cada 20 litros. Los agitadores son de formas variadas. Los líquidos espesos pueden mezclarse o amasarse mediante un agitador de hojas múltiples que sea de forma tal que encaje en el recipiente en que trabaja.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los líquidos de elevada viscosidad y las pastas no pueden mezclarse mediante agitadores de hélice. que da origen a la formación de dos depresiones semicilíndricas en el mismo. por entre los que se deslizan éstos. Los brazos del agitador pueden estar dotados de canales interiores por los que pueden circular líquidos de refrigeración o calefacción e independientemente de ello pueden moverse en una taza o recipiente que a su vez esté dotada de camisa. Los dos agitadores se solapan y fuerzan el material a ascender por los lados y descender por el centro del recipiente. La caldera cuenta con una serie de dientes estacionarios próximos a los móviles. cada agitador trabaja en su propio canal. de Z. que puede estar dotado de camisa o desprovisto de ella y en el que la masa es agitada mediante un agitador horizontal único de velocidad reducida o bien por agitadores dobles da pequeña velocidad. Muchas amasadoras están provistas de mecanismos que permiten inclinar la taza con el fin de facilitar el proceso de descarga. Para mezclar pastas se suelen utilizar las amasadoras. 13. El fin primordial de este procedimiento es el de distribuir con rapidez los componentes de modo arbitrario y hasta llegar a una disposición homogénea. los mezcladores de cinco rodillos para pinturas y tintas. Esto puede ir seguido de una reacción química. La turbulencia se debe principalmente a las discontinuidades de velocidad que ocurre . por ejemplo. agitadores y tapa de un bronce de composición especial. 2. el mezclador “pony” (pequeño) y el de cintas. el amasador puede servir también como recipiente para la realización de reacciones químicas. Entre otros mecanismos para mezclar sólidos o líquidos con líquidos viscosos se puede citar los molinos de dos rodillos para grandes esfuerzos. o bien de una transferencia de materia entre fases. los amasadores o mezcladores de cubeta. Además de los procesos de amasado y desfibrado o trituración. así. se caracterizan por su eficacia. De aquí que los reactivos se puedan llevar a un estado interfacial tan rápido como se quiera controlando las corrientes de convección forzada de los mezcladores. es como ocurre la reacción entre la celulosa y el anhídrido acético para producir el acetato de celulosa. siendo esencial el que se pueda garantizar el mismo tipo y el valor de la operación de mezcla. Las moléculas de dichas fases pueden difundirse. Una amasadora se puedo convertir en trituradora o desfibradora montando sobre el lomo una ojiva dentada de fundición. los efectos de esta operación pueden ser muy grandes. Para conseguir un proceso de mezcla rápido se precisa comúnmente de un movimiento en gran escala (flujo laminar) y de uno de pequeña escala (turbulento).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de diseño especial que giran el uno contra el otro a velocidades ligeramente diferentes. Permite el control de la temperatura. si bien los impulsores del proceso de mezcla producen una corriente que da origen a una convección forzada. El mezclador produce solamente efectos mecánicos. con rodillos refrigerados con agua y cuyas velocidades relativas pueden modificarse. y la taza está cubierta por una camisa. El amasador que se utiliza para este proceso tiene su tasa.1 Mezcla de fluidos La mezcla de fluidos interviene en casi todo proceso industrial. En la industria de alimentos. La corriente de descarga que parte del agitador inicia el movimiento laminar. Este amasador es el que se utiliza normalmente en la industria para mezclar caucho o plásticos con productos de relleno y otros ingredientes. los molinos de bolas y de guijarros. Gran parte de los procedimientos de mezcla de fluidos se realiza mediante agitadores rotatorios. o bien se pueda variar en cantidades conocidas. ya que sus brazos están huecos y por ellos circula un líquido. de acuerdo con sus características de funcionamiento. torbellino a velocidades elevadas. requiere direcciones mayor potencia. • Mezcladoras para productos granulados o pulverizados 2.13. Algunas operaciones de mezcla para llegar a mejores resultados tienen necesidad de flujos masivos relativamente grandes.1 Mezcladoras para líquidos de viscosidad baja o media La mayor parte de los sistemas de agitación se utilizan para mezclar líquidos en recipientes sin deflectores. En la Tabla 10 se presentan las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos. se clasifican en: • Mezcladoras para líquidos de viscosidad baja o media. Tecnología del procesado de los alimentos. Buen flujo en las tres Costo más elevado. que dependen de las condiciones concretas de utilización. o de una transferencia masiva seguida por una reacción química. mientras que otras precisan de una turbulencia relativamente alta.13. 2. La turbulencia se extiende por todo el flujo másico y llega a todas las partes del recipiente. . buen Escaso flujo perpendicular. ya se trate de una simple combinación de líquidos no miscibles. Las mezcladoras. Tabla 10 Ventajas y limitaciones de algunas clases de mezcladoras TIPO DE MEZCLADORA VENTAJAS LIMITACIONES Mezcladora de paletas Económica. • Mezcladoras para líquidos muy viscosos y pastas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS en las zonas adyacentes a la corriente de líquido que fluye del agitador y también a los efectos de separación de las paredes y su configuración.2 Equipos de mezclado La elección del tipo y tamaño de mezcladora más apropiados dependen del tipo y cantidad de producto a mezclar y de la velocidad de agitación necesaria para alcanzar el grado de mezclado adecuado con el mínimo consumo energético. flujo radial y elevado riesgo de formación de rotacional. Mezcladora de hélice Buen flujo en las tres Más costosa que la mezcladora direcciones de paletas Mezcladora de turbina Eficiente mezclado Cierto riesgo de atascos FUENTE: Peter Fellows. Generalmente existe una relación óptima de flujo a turbulencia para una operación de mezcla deseada. Mezcladora de paletas múltiples.2. A los impulsores dotados de palas más cortas (inferiores a 1/4 del diámetro del recipiente) se les denomina agitadores de hélice Ver Figura 61. A veces la pared del recipiente posee unos deflectores para incrementar la mezcla de los líquidos e interrumpir el flujo rotacional. A veces. en estos sistemas de agitación. va montado en diferentes posiciones.2.150 rpm y cuyo diámetro suele ser del 50-75% del diámetro del recipiente.2. que ruedan a 30-500 rpm. Estas palas pueden ser planas.500 rpm y se utilizan para la mezcla de líquidos miscibles. la preparación de jarabes. estas hojas pueden ir montadas en un disco. las paletas son curvadas para conseguir de esta forma que el flujo sea longitudinal. el sistema de mezcla está constituido por un eje con dos o más palas. 2.13. En el borde de las palas se desarrollan intensas fuerzas de cizalla y es por ello que este tipo de mezcladoras se utilizan para la premezcla de emulsiones. . Los agitadores de turbina son mezcladores impulsores de más de cuatro palas con una longitud equivalente al 30-50 % del diámetro del recipiente.2 Mezcladores de paletas Los sistemas más sencillos de mezcladoras son los constituidos a base de paletas planas rodando a 20 . Estos deflectores deben estar instalados de tal forma que no dificulten la limpieza del recipiente. o curvas. Los agitadores de hélice trabajan a 400-1. con el objeto de conseguir un movimiento longitudinal y radial del líquido y evitar la formación de remolinos. En los recipientes sin deflectores.13. Este tipo de impulsores suelen ir montados verticalmente en tanques sin deflectores. El agitador.3 Mezcladores por impulsión En ellos. que pueden ser planas. o curvas para incrementar el flujo radial o longitudinal. la obtención de soluciones concentradas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. salmueras y la disolución de ingredientes diversos. Estas mezcladoras suelen funcionar mezclando en un chorro de líquido nebulizado un chorro uniforme de polvo. los más empleados para este cometido son los agitadores contrarrotatorios. el diseño básico es el agitador de ancla y compuerta Ver Figura 61. Algunos modelos más complejos poseen brazos en la compuerta. el polvo se mezcla en el líquido bombeándolo por una tubería dotada de deflectores estacionarios para facilitar el mezclado. Pero en realidad. Este tipo de agitador suele utilizarse en recipientes dotados de sistemas de calentamiento y en ellos el ancla dispone de unas láminas que rascan la superficie del recipiente para evitar que el producto pueda llegar a quemarse. Otros tipos poseen láminas inclinadas . Algunos de estos sistemas incorporan también un mezclado posterior a partir de cuchillas o rotores. 2.13. De este grupo. que al rodar. que generan grandes fuerzas de cizalla. mezcladora de hélice) 2. mitad. mezcladora de discos de paletas. abajo.3 1 Mezcladoras para líquidos muy viscosos y pastas Impulsores de eje vertical de baja velocidad Para el mezclado de aquellos líquidos más viscosos se usan agitadores de paleta múltiple. En algunos sistemas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 61 Mezcladoras (arriba.3 Dispositivos para mejorar la dispersión en líquidos de productos pulverizados Existen diversas mezcladoras de bajo tiempo de permanencia que se utilizan para dispersar en líquidos productos pulverizados diversos. para incrementar la fuerza de cizalla. mezcladora de palas planas.13. solidarios del eje de rotación. circulan por los huecos de los brazos estacionarios o ancla. 2. que en su rotación (40-370 rpm) recorren la totalidad del recipiente. que se disipa en el producto en forma de calor. Algunas máquinas especiales como las mezcladoras ralladoras van equipadas con palas en forma de sierra u otros diseños. En estos sistemas las palas son en forma de “Z” y al rodar entre sí a igual velocidad. .3. las paredes del recipiente poseen una camisa que permite regular la temperatura del producto durante la mezcla. las de tipo “gafe blades” se utilizan para mezclar pastas y diversos ingredientes y para la preparación de alimentos “para extender”. el tipo más corriente es la mezcladora con palas en forma de “Z”. Estas mezcladoras requieren bastante potencia. o a velocidades distintas (14-60 rpm) o sobre las láminas instaladas en el fondo del recipiente. Esta mezcladora posee dos palas resistentes montadas horizontalmente en una bandeja metálica que oscila para descargar lotes de producto mezclado. la mezcladora para productos lácteos (fabricación de mantequilla) En ambos tipos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS verticalmente para provocar el movimiento radial del alimento. Cuando esto se hace necesario. abajo.2 Mezcladora de palas horizontales de eje gemelo De este grupo. FIGURA 62 Mezcladora de ancla y compuerta.13. En otros diseños se utilizan palas rotatorias fijas. el espacio entre las palas y la pared del recipiente es muy pequeño. Ello determina que la eficacia del mezclado deba ser grande con objeto de reducir al mínimo el tiempo de mezclado. Los ganchos se utilizan para la mezcla de masa de panadería y los “whisks” para la preparación de papillas para rebozado. desplazadas del eje del recipiente que rueda en el mismo sentido o en sentido contrario.3 Mezcladoras de planetarios Este tipo de mezcladoras debe su nombre a la trayectoria descrita por las palas. provocan fuerzas de cizalla muy intensas. 2. De estos tipos de mezcladoras.4.9. A veces la descarga se efectúa por un tornillo sinfín instalado en la base de la mezcladora. 3. el tornillo está dotado de unos vástagos. el contenido. Al entrar en la .13. impulsado por el rotor. Tras el mezclado. la de las otras consiste en transportar la masa a la zona donde estas fuerzas se generan. Tabla 11 Sistemas de Agitación múltiple OPCIÓN ANCLA COMPUERTA CINTA TORNILLO PALAS DOBLADAS HÉLICE MARINA PALETAS ROTOR STATOR MOLINO COLOIDAL 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Objetivo de la agitación ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ ∇ de Acción Cizalla y Cizalla y Acción de de cizalla mover el mover el cizalla contenido contenido ∇ ∇ ∇ Mover el Mover el Mover Acción de Acción contenido contenido el cizalla cizalla material FUENTE: Adaptada de McDonagh. Mientras la misión de unas es generar en el alimento intensas fuerzas de cizalla. impulsado por el rotor. con objeto de incrementar la fuerza de cizalla. 2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2. abandona la mezcladora a través de los orificios de la pared perforada.4 Sistemas de agitador múltiple Este tipo de máquinas van equipadas con diversa palas que cumplen misiones distintas.4 Mezcladoras continuas del tipo rotor-stator Un típico ejemplo de este grupo son las mezcladoras de tornillo sin fin. Mezclador homogenizador Está compuesto por una válvula de homogenización y una bomba de alta presión. que encaja muy ajustado en un cilindro ranurado. provocan fuerzas de cizalla y amasan el producto. La válvula proporciona la abertura ajustable del orden de varias milésimas de centímetro a través de la cual se bombea la emulsión a alta presión. Este tipo de máquinas se utilizan también para la extrusión de algunos productos y en la fabricación de mantequilla y margarina. En ellas. En la Tabla 11 se indican algunas de las combinaciones de palas disponibles. Al atravesar aquél los orificios de la pared se generan también fuerzas de cizalla que contribuyen a la acción de mezclado.13. recibe los alimentos viscosos y pastosos impulsados hacia el mismo por un doble tornillo helicoidal. La escasa holgura existente entre el tornillo y el cilindro en el que éste se mueve. En algunos modelos. un rotor horizontal. mientras que en el segundo.5. deformándose y rompiéndose.5.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS ranura los líquidos experimentan una gran aceleración. Para alimentar la válvula se precisan bombas de desplazamiento positivo. La eficacia del mezclado puede mejorarse instalando deflectores o paletas contra rotatorias.5.3 Mezcladora de cinta Estas mezcladoras. velocidades de unos 290 m/seg. Con lo que las gotas de la fase interna se cizallan con otras. Esta.5 Otros tipos de mezcladoras Existen diversos tipos de mezcladoras que han sido diseñadas para operaciones de mezcla concretas que en ocasiones cumplen también la función de homogeneización o de reducción de tamaño: Entre ellas se encuentran las batidoras de mantequilla.13.13.13. que ruedan en sentido . Son construidos con materiales de alta calidad a la resistencia.2 Mezcladora por volteo Son mezcladoras de este tipo las de tambor. 2. Estos homogenizadores son proyectados para homogenización de productos alimentarios abrasivos o no abrasivos. 2. las cortadoras y los rodillos.13.100 rpm.1 Mezcladoras para productos pulverizados y granulados Estas mezcladoras responden a dos diseños básicos: En el primero de ellos la progresión del material se produce como consecuencia del movimiento de rotación del recipiente que lo contiene. Su eficacia para la mezcla dé determinados componentes depende de su forma y de su velocidad de volteo. aquel es impulsado por la acción de un transportador helicoidal. que son de forma esférica poseen en su interior dos o más láminas metálicas estrechas (cintas) de forma helicoidal. un Homogenizador de alta presión y dos estados de homogenización con capacidad de 100 a 600 lb/h a presiones de 170 a 500 atmósferas. de cono en “U” y de cono en “V”. deberá ser siempre inferior a la velocidad crítica (aquella velocidad a la que la fuerza centrífuga supera a la de la gravedad). Este tipo de mezcladoras se utilizan también para la aplicación de recubrimientos. Los molinos de rodillos y los molinos coloidales resultan muy adecuados no sólo para reducir el tamaño de los productos sino también para la mezcla de productos muy viscosos. 2. 2. Su velocidad de funcionamiento es de 20 . Este es el tipo de mezcladoras utilizado para la mezcla de cereales y de harinas y para la preparación de mezclas diversas de productos pulverizados (por ejemplo: para mezclas de pasteles y sopas deshidratadas). Estas mezcladoras se llenan automáticamente sólo hasta la mitad de su capacidad. de doble cono. haciendo girar . en el interior de un recipiente cónico que gira sobre su eje longitudinal. Cubetas de fundición de acero inoxidable de paredes gruesas y macizas que evitan resonancias y absorben las vibraciones producidas por las cuchillas. de superficies lisas para facilitar una mejor y más cómoda limpieza. Existen modelos. 2. con filo unilateral para impulsar mejor la carne. Además se encuentran cortadoras mezcladoras las cuales se caracterizan por su solidez y resistencia que le permiten realizar los trabajos forzados sin problemas de averías o mantenimiento. construida en acero inoxidable es de un especial diseño. Ejes construidos en acero aleado al cromo-níquel montado en rodamientos de bolas y rodillos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS contrario al de la mezcladora. de forma que mientras una de ellas impulsa rápidamente el material hacia adelante la otra lo hace lentamente hacia atrás. puesto que al no producir retenciones. pero su eficacia es menor. un continuo movimiento de progresión. Se construyen en acero inoxidable. El paso de rosca de estas cintas es distinto. además de un mezclado continuo.5. Mediante este sistema se consigue una intensa acción de mezclado. no ocasiona recalentamientos en la carne que podrían perjudicar la calidad del producto.4 Mezcladora de tornillo vertical Están constituidas por un tornillo vertical que rueda sobre su eje. Su especial diseño de fijación permite que se puedan desplazar hacia el exterior a conveniencia. Con ello se consigue. y otros diseños permiten realizar el amasado al vacío. Transmisión a través de correas trapezoidales de marcha silenciosa y suave. lo que la hace apta para toda clase de pastas. Las cuchillas son también en acero inoxidable.13. Actualmente se ofrecen molinos con mezcladoras incorporadas.5. 2.13. las cuales mediante un movimiento especial distribuyen la pasta permitiendo su uniformidad. con eliminación de vibraciones. Este tipo de mezcladoras resultan especialmente eficaz cuando se trata de la incorporación de una cantidad muy pequeña de un determinado ingrediente. Por seguridad y comodidad la tapa de las cuchillas. más baratos. Este tipo de máquina suele emplearse para el mezclado de ingredientes secos finamente particulados (por ejemplo: Para el mezclado previo a una extrusión). que facilita la evacuación de la carne a la salida de la cámara de corte. en los que el tornillo central es lijo.5 Mezcladoras para carnes Esta aplicación específica de las mezcladoras en la industria de productos cárnicos se compone principalmente de paletas móviles y fijas. 4 Motor eléctrico con caja de transmisión. 8 Para extraer los brazos mezcladores se debe levantar la rejilla de protección. . 3 Tina de recepción y mezclado en posición de trabajo. 6 Para descargar se inclina la tina con motor eléctrico.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS debidamente los aros excéntricos separadores. 7 Brazo mezclador con aspas. Un ejemplo de estos equipos se observa en la Figura 63. Figura 63 Mezcladora de carnes La máquina está compuesta de:1 Manivela guiadora de descarga. 2 Rejilla de protección. 5 Volante para la rotación manual de las aspas mezcladoras. Con la máquina mezcladora se revuelve la masa de carne y grasa desmenuzada y adicionada de condimentos hasta obtener una masa uniforme. uno radial. El agitador con tabiques puede producir una especie de flujo axial. Estas formas de flujo originan un máximo en el movimiento del flujo lateral y vertical. y la paleta y la turbina. Esta operación puede repetirse varias veces según las necesidades. No puede aplicarse más que muy poca potencia. • Se deja funcionando la máquina en esta posición por el tiempo deseado. La técnica de laboratorio más adecuada para evitar la formación de remolinos es el utilizar un agitador “excéntrico”.9. hasta haber descargado la mayoría de la masa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Para iniciar el trabajo. Lo que queda en el fondo de la tina y entre las aspas será retirado manualmente por el operador. pudiendo modificar. los de tipo marino y la turbina. se abre la rejilla de protección y se carga la tina con la carne molida y los ingredientes. llevando a excelentes operaciones de mezcla. Cuando uno cualquiera de ellos tiene el eje vertical de rotación sobre la línea central de una vasija cilíndrica. Este movimiento de ordinario da origen a una separación o estratificación más que a una mezcla. Cuando estas proyecciones están en los lados del recipiente se llaman tabiques. Luego se procede de la siguiente manera: • Se vuelve a cerrar la rejilla y se acciona el interruptor principal. el movimiento del flujo es el de rotación. Ello puede provocar un mínimo de turbulencia y de movimiento de flujo lateral y vertical. el movimiento del mismo. Se puede siempre anular el movimiento rotatorio (y el remolino superficial) insertando proyecciones en el cuerpo del fluido. siendo éste el método que más corrientemente se utiliza para evitar el movimiento rotatorio y para conseguir una excelente operación de mezcla en los montajes industriales grandes. Posteriormente se invierte el sentido de rotación de los brazos mezcladores para alcanzar un perfecto mezclado de la masa. según el producto que se va a elaborar. • Terminado el mezclado se liberará la manivela fijadora de descarga se pone la tina inclinada.5 Agitadores Los agitadores más útiles son el de paleta lisa simple. El eje del mismo se coloca con un ángulo de . Cada vez que se utiliza la máquina deberá lavarse con agua caliente y detergente. de acuerdo con el tipo de producto en elaboración. sin duda alguna. enjuagar y secar todas las partes que están en contacto directo con la masa. 2. Se forma un remolino alrededor del cual gira el líquido. Para una rápida descarga se recomienda abrir la rejilla y manualmente accionar con mucho cuidado el interruptor de seguridad. esta posición es crítica.9. Se precisan aparatos especiales que se encarguen de secar.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS unos 15 grados respecto de la vertical y cerca de la pared del recipiente.7. en sentido contrario. 2. Todavía no se ha desarrollado una aproximación sistemática para la operación de mezcla de sólidos y líquidos. De este modo se puede conseguir un excelente flujo vertical y lateral sin remolinos. debido a que la turbulencia no puede engendrarse en dichos fluidos para comunicar la transferencia masiva de pequeña escala necesaria para provocar la interpenetración de las partículas. extender y comprimir. 2. que comparar las diferentes formas de agitadores.9. Se han obtenido algunos datos que ponen de manifiesto los efectos de las propiedades físicas sobre el rendimiento de los mezcladores de cilindro rotativo.1 Amasadoras continúas .2 Agitación de sólidos. pero se puede encontrar fácilmente ensayando. De entre los centenares de agitadores diferentes es difícil encontrar forma con ventaja alguna respecto de los tres anteriormente citados. Los sólidos de diferente densidad y tamaño se mezclan de ordinario en tambores o cilindros rotativos. debido a que a la clasificación y separación suele seguir la distribución que se desea si la operación se lleva a cabo durante mucho tiempo. Debe hacerse notar que el tiempo que tarda en realizarse la operación de mezcla es una variable importante.1 Agitación de Líquidos viscosos. con lo que se puede conocer definitivamente la relación de flujo a turbulencia. No se dispone todavía prácticamente de datos cuantitativos relativos al rendimiento de los diversos tipos de montajes.5.7 Amasadoras 2. o bien. La mayor parte de las instalaciones de escala industrial usan indistintamente agitadores o turbinas. 2. Para comparar las velocidades de reacción o el proceso que resulta para las diferentes relaciones de flujo a turbulencia. es más importante determinar el efecto del tamaño y velocidad para uno cualquiera del conjunto de agitadores dimensionalmente similar. Los líquidos y pastas de gran viscosidad requieren normalmente una técnica diferente para la operación de mezcla que los fluidos de poca viscosidad. El flujo y la turbulencia se pueden variar con cualquier tipo de agitador. El agitador debe descargar hacia abajo y girar en el sentido de las agujas de un reloj si está frente a la parte derecha del recipiente. a las agujas de un reloj si está situado en la parte izquierda (mirando hacia el fondo del recipiente).5.13.13. 13. Algunas tienen la artesa desmontable de modo que esta se use para fermentar la masa. se utiliza para pequeñas y medianas producciones.3 Amasadora de artesa abierta Es la más conocida de las máquinas de amasado. Disminuyendo sustancialmente el proceso de amasado.2 Amasadora de alta velocidad Esta máquina es utilizada para un procedimiento nuevo.13. Dentro de este grupo se encuentran diferentes modelos pero todas de características similares. . Son movidas por corriente eléctrica y tienen controles de encendido y velocidad. Dicha operación puede realizarse de una sola vez en una amasadora continua. Aquí la máquina no solo mezcla. sino que al mismo tiempo somete la masa a un intenso acondicionamiento mecánico que se consigue durante un tiempo máximo de 4 minutos. Unas tienen un solo brazo de trabajo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En la industria de la panificación el proceso de amasado continuo supone el paso de los ingredientes que van a pasar a un lugar convenientemente diseñado donde simultáneamente se mezclan para formar una masa homogénea.7. 2.7. Son máquinas pesadas y compactas. Generalmente el amasado continuo es seguido por el acondicionamiento mecánico intensivo para producir en la masa la modificación llamada maduración. Figura 64 Amasadora de pan 2. mientras que otras tienen dos brazos y su capacidad varía de acuerdo con el tipo. o de la Energía térmica mediante el uso de una turbina adaptada para el paso de vapor de agua a alta presión o gases de los gases de combustión.1 LECCIÓN 21 GENERALIDADES DE BOMBAS Los equipos de Bombeo son en esencia dispositivos que transforman Energía para comunicarla a una masa de líquido. comprimiéndolo para ser . garantizar el flujo adecuado que requiere de acuerdo con la capacidad requerida por el proceso. en este caso el sistema actúa como compresor el cual recibe Energía Eléctrica o térmica y la transforma en Energía Mecánica comprimiendo el material gaseoso que sirve al proceso de producción de alimentos. tal como ocurre en las centrales hidroeléctricas. sea este viscoso o no que generalmente ve incrementada su presión o su velocidad. La cantidad de Energía entregada al líquido debe ser tal que además sirva para vencer las pérdidas por fricción que se presentan cuando el líquido viaja por tuberías y accesorios. El transvase en la generalidad de las etapas del proceso requiere del uso de los sistemas de bombeo que comunican a los líquidos la Energía necesaria para llevar a cabo su cometido dentro del proceso productivo para el cual fue diseñado. provenientes de un sistema adaptado para su generación o aprovechamiento secundario. transportarlas de manera segura y eficiente para su transformación en tanques agitados o reactores. la diferencia de altura existente entre los equipos del proceso alimentario. El sistema de Bombeo recibe Energía mecánica procedente de diferentes formas en particular de la Energía Eléctrica a través de un motor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 3 MANEJO DE FLUIDOS 3. Un caso particular ocurre con los sistemas que impulsan fluidos compresibles. Cuando el proceso ocurre de manera inversa y el sistema recibe la carga de Energía a través del sistema mecánico este es el encargado de mover un generador eléctrico que transforma esa Energía mecánica o potencial en Energía Eléctrica. evacuar la producción de los alimentos líquidos obtenidos para llevarlos a las unidades de almacenamiento y proceder a despacharlos como producto terminado para su venta. En los procesos asociados a la Ingeniería y en particular a la ingeniería de alimentos se requiere conocer en profundidad para garantizar el suministro adecuado y oportuno en sus diferentes etapas como por ejemplo en el procesamiento de los diferentes tipos de bebidas las cuales se requiere almacenar en forma de materias primas líquidas o en solución en tanques. El ANSI supervisa la creación.1.incluyendo mundialmente las muy reconocidas Normas intersectoriales de sistemas de gestión y programas como lo son: ISO 9001 (calidad) e ISO 14001 (medio ambiente). hasta la distribución de energía. .pumps.pumps. en Colombia el Icontec no ha normalizado este tipo de elementos. en consecuencia para efectos prácticos este módulo se remite a las estándares elaborados por la ANSI. divulgación y uso de miles de normas y directrices que tienen impacto directamente en las empresas de casi todos los sectores: desde la producción de lácteos y ganado pasando por de los dispositivos acústicos para equipos de construcción. es la entidad encargada en los Estados Unidos de elaborar las Normas técnicas de maquinarias y equipos.1 Clasificación Existen diferentes formas de clasificar las bombas. Figura 65 Clasificación de las Bombas Tipo Cinético Tipo Vertical Tipo Rotatorio Bombas Tipo Centrifugo sin sello Tipo Reciprocante Tipo de actuador directo (vapor) Fuente: http://www.aspx?id=2212 El ANSI (American National Standard Institute) Instituto Nacional Americano de Normalización.aspx?id=2212 que presenta una clasificación de equipos de bombeo aceptada por organizaciones. se remite al Hydraulic Institute http://www. o para ser almacenado a altas presiones o llevarlo a un reactor incrementado sensiblemente su presión para que pueda ocurrir las transformaciones necesarias a altas presiones 3.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS transportado entre dos áreas de la factoría. ANSI también participa activamente en la acreditación de los programas que evalúan la conformidad con los estándares .org/content_detail. y muchos más.org/content_detail. empresas e instituciones en muchos países del mundo y es quizás la más completa herramienta para orientar en el dimensionamiento de un sistema de bombeo en un proceso de producción de alimentos. sin embargo para empoderar en el tema al estudiante de Ingeniería de alimentos de manera significativa. 1 a 6.6) Las Bombas Poder alternativo Tipo de bomba (ANSI / HI 6.1 a 5.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las Bombas de tipo Cinético están definidas de acuerdo con la Norma (ANSI / HI 1.1 a 3.1 a 1.1 a 8.1 a 2.5) Las Bombas De acción directa (de vapor) Tipo de bomba (ANSI / HI 8.2) Las Bombas Tipos de bomba vertical (ANSI / HI 2.5) Las Bombas Tipo sin sello de la bomba centrífuga (ANSI / HI 5.5) Figura 66 Tipos fluido de bombeo y de Bombas .2) Las Bombas Tipos de Rotary de la bomba (ANSI / HI 3. la cabeza.2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3.1 Capacidad Corresponde a la velocidad de flujo con la cual el líquido es movido o empujado por la bomba al punto deseado en el proceso. Las curvas de rendimiento de una bomba proporcionan la herramienta de trabajo con la que estos parámetros se pueden variar para garantizar su funcionamiento satisfactorio. Normalmente se mide en galones .1 parámetros clave de rendimiento de las bombas centrífugas Los parámetros claves para establecer el correcto funcionamiento de las bombas centrífugas son la capacidad.1. hp Cabeza de velocidad.2. hf Cabeza de presión Vapor.2 LECCIÓN 22 BOMBAS CENTRIFUGAS 3. hvp Cabeza de presión. BHP (Potencia al freno). A continuación se describen los siguientes parámetros o términos operativos de la bomba centrífuga: Capacidad Cabeza Importancia de utilizar la cabeza de descarga en vez de la presión Fórmula de conversión de la cabeza de descarga en presión Cabeza de succión estática. BEP (punto de mejor eficiencia) y la velocidad específica. BHP) y eficiencia (mejor Punto de eficiencia. hv Cabeza Total de succión HS Cabeza Total de descarga Hd Cabeza total Diferencial HT NPSH Cabeza neta de succión positiva requerida NPSHr Cabeza neta de succión positiva disponible NPSHa Potencia (potencia al freno. hd Cabeza de fricción. hS Cabeza de descarga estática. BEP) Velocidad específica (Ns) Leyes de afinidad - - 3. Por ejemplo.2.1. El peso de la columna vertical del líquido es llamado Cabeza estática y se expresa en términos de metros de líquido. La capacidad depende de varios factores tales como: Las características del líquido del proceso. se utiliza para medir la energía cinética generada por la bomba. La capacidad fluctúa con los cambios en la operación del proceso. los únicos elementos de la lista anterior que pueden cambiar son: La cantidad de líquido que fluye a través de la bomba Las presiones a la entrada y salida de la bomba.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS por minuto (Gpm) o metros cúbicos por hora (m3/Hr). una bomba de alimentación a una caldera necesita una presión constante a diferentes capacidades para satisfacer el cambio en la demanda de vapor. El efecto sobre el flujo a través de una bomba por el cambio en las presiones de salida se representa en una curva característica de la bomba. la cabeza es una medida de la altura de una columna (13) . El mismo término cabeza. Como los líquidos son esencialmente incompresibles. Esta relación es como sigue: Q = 449 * V * A Donde Q = Capacidad en m3/s V = Velocidad del flujo en metros/s A = Área de la tubería en m2 3. de temperatura y presión de la bomba Para una bomba con un impulsor particular que opera a una velocidad con un determinado líquido. viscosidad El tamaño de la bomba y los diámetros de entrada y salida El tamaño del Impulsor La velocidad de rotación del Impulsor RPM El tamaño y forma de las cavidades entre los alabes las condiciones de succión y descarga. es decir la densidad. la capacidad está directamente relacionada con la velocidad de flujo en la tubería de succión. En otras palabras.2 Cabeza La importancia del término cabeza" radica en su uso como una forma particular para expresar el término presión: La presión en cualquier punto de un líquido puede ser considerada como aquella que es causada debido al peso del fluido que se está bombeando. con diferentes pesos específicos. Fórmula de conversión de la presión a la cabeza La carga estática que corresponde a una presión específica depende del peso del líquido de acuerdo con la siguiente fórmula: Cabeza (m) = Presión (Kg/m2) _______ (14) Gravedad Específica (Kg/m2) Los líquidos newtonianos tienen gravedad específica por lo general van de 0. pero la cabeza de descarga no cambia expresada en metros. La principal razón para usar la cabeza de descarga en lugar de la presión para medir la energía de una bomba centrífuga es que la presión de una bomba va a cambiar si el peso específico (peso) del líquido cambia. La cabeza no es equivalente a la presión. Una bomba dada con un determinado diámetro de impulsor y velocidad elevará un líquido a una cierta altura independientemente del peso del líquido.0. Nota: Los subíndices "s" se refieren a las condiciones de succión y d' se refiere a las condiciones desde descarga .5 (como: luz. Los varios términos de la cabeza se discuten a continuación. Esta fórmula ayuda en la conversión de la presión manométrica de la bomba de calibre en términos de cabeza para leer las curvas de la bomba. que tiene un peso específico de 1. la altura de la cabeza agua estaría por encima de la cabeza de descarga. ya que cualquier bomba centrífuga dada se puede utilizar para mover una gran cantidad de fluidos alimentarios. ya sea pesado (salsa alimentaria) o liviano (esencia alimentaria) es descrito por el uso del término "cabeza". hidrocarburos) a 1. Las curvas de rendimiento de una bomba son en su mayoría descritas en términos de la cabeza. La cabeza de descarga es un término que tiene unidades de longitud y la presión tiene unidades de fuerza por unidad de área.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de líquido que la bomba puede generar a partir de la energía cinética impartida al líquido. como el ácido sulfúrico concentrado). Imagine un tubo disparando un chorro de de agua hacia arriba en la dirección del aire.8 (pesados. El agua es un punto de referencia. es más simple discutir la cabeza de la bomba en metros y es mejor olvidarse de la presión para expresar el gasto de Energía de la bomba. Así que el funcionamiento de una bomba centrífuga con cualquier fluido newtoniano. hecho este de mucho cuidado a la hora de bombear un alimento líquido puesto que tiende a vaporizarse y produce fallas graves en el funcionamiento de la bomba. hvp Cabeza de presión. Si el nivel del líquido está por encima de la bomba central. el caudal. se le denomina como la cabeza de presión de vapor. la fuerza positiva que tiende a provocar el flujo de líquido en la succión de la bomba reduce la presión de vapor. hp Cabeza de velocidad. Condición comúnmente denotada como "altura de aspiración" Cabeza de descarga estática. hd Cabeza de fricción. La Cabeza de fricción depende del tamaño. hS es positiva. La presión en un tanque debe convertirse primero a pies ó metros de altura de líquido. hS: Cabeza resultante de la elevación relativa del líquido a la línea central de la bomba. puede ser desde un nivel inferior a la bomba. Cabeza de presión Vapor. y la naturaleza del líquido. condición y tipo de tubería. uniones.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Cabeza de succión estática. Cabeza de fricción. hf: Corresponde a la altura necesaria para superar la resistencia al flujo en la tubería y los accesorios (Válvulas. Si el nivel del líquido está por debajo de la bomba hS es negativo. hvp. opone presión sobre la superficie del líquido. bridas). La presión de vapor del líquido puede obtenerse de las tablas de presión de vapor. hvp: La presión de vapor es la presión a la que un líquido y su vapor coexisten en equilibrio a una temperatura dada. Cabeza de presión. la bomba gasta Energía en succionar el liquido. hS Cabeza de descarga estática. se refiere a la presión absoluta en la superficie del líquido del depósito de suministro . Denotada como hp. El valor de hvp de un líquido se incrementa con el aumento de la temperatura y. hv Cabeza Total de succión HS Cabeza Total de descarga Hd Cabeza total Diferencial HT Cabeza neta de succión positiva requerida NPSHr Cabeza neta de succión positiva disponible NPSHa Cabeza de succión estática. la cantidad de accesorios. hd: Es la distancia vertical en metros entre el centro de la bomba y el punto de descarga en la superficie del tanque. conocidas como cavitación. hp: Debe ser tenida muy en cuenta cuando un sistema de bombeo de alimentos líquidos comienza ó termina en un tanque que se encuentra bajo una presión que no sea la atmosférica. hf Cabeza de presión Vapor. Cuando la presión de vapor se convierte en cabeza. codos. en efecto. o en otras palabras. La cabeza total diferencial (HT) = A la cabeza total de descarga Hd menos la total de succión HS . en la mayoría los sistemas que operan cabezas de trabajo elevadas. Sin embargo. Si el tanque que contiene el líquido alimenticio está abierto a la atmosfera. para bombear el alimento líquido hasta su destino final. se obtiene de la siguiente manera: Cabeza Total de succión HS = A La cabeza de presión del depósito de succión de la hpS. . Menos la cabeza de fricción en la tubería de succión hfs. más la cabeza estática de aspiración hS. se obtiene de la siguiente manera: Cabeza Total de descarga Hd = cabeza de presión en el depósito de descarga la hpd.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de la bomba de succión. convertida en unidades de pies o metros de líquido Cabeza Total de descarga Hd: Corresponde a la Energía que gasta el sistema de Bombeo del alimento en forma líquida. hp es igual a la cabeza de la presión atmosférica. Más la cabeza total de fricción en la línea de descarga hfd Hd = hpd + hd + hvd – hfd (16) La cabeza total de descarga corresponde a la lectura del manómetro en la tubería de descarga. al moverse por una conducción o tubería. La cabeza de velocidad es la equivalente a la altura en pies o metros que el agua tendría que caer para adquirir la misma velocidad con la cual se debe transportar el líquido por la tubería. Generalmente la altura de velocidad es insignificante y puede ser despreciado. más cabeza estática de descarga hd. Cabeza Total de succión HS: Corresponde a la Energía que gasta el sistema de Bombeo del alimento en forma líquido para succionar el alimento líquido. HS = hpS + hS + hvs – hfs (15) La cabeza total de aspiración es la lectura del manómetro en tubería de succión. hv: Con este término se hace referencia a la energía de un líquido alimenticio como resultado de su velocidad "v". convertida a pies o metros de líquido. Cabeza de velocidad. más la cabeza de velocidad en la tubería de succión de la bomba hvs. puede ser un factor importante y debe ser considerado en sistemas que operan a baja cabeza. más cabeza de velocidad en la tubería de descarga de la bomba hvd. la cabeza necesaria para acelerar el agua. la bomba siempre tiene que tener una cantidad suficiente de la cabeza de succión presente para evitar que la vaporización ocurra en el punto más bajo de la presión en la bomba. Las bombas pueden bombear únicamente líquidos. en un sistema abierto es siempre igual a la presión atmosférica. Cualquier disminución de la presión externa o el aumento en la temperatura de operación. NPSH es un cálculo de diseño para evitar la vaporización de líquidos El fabricante por lo general prueba la bomba con agua a diferentes capacidades. debe mantenerse siempre en forma líquida. lo que. Por ejemplo. Por lo tanto. no vapores El funcionamiento satisfactorio de una bomba requiere que el líquido que está siendo bombeado no se vaporice en cualquier condición de funcionamiento. establecido por el límite de captación del líquido del lado de succión.1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS HT = Hd .3 NPSH (17) (18) Cuando se habla de bombas centrífugas.HS (Con una altura de por encima de la bomba) HT = Hd + HS (Con una altura de por debajo de la bomba) 3. puesto que cuando el líquido se vaporiza su volumen aumenta demasiado. los dos términos más importantes son: NPSHr y NPSHa . NPSHr La NPSH es uno de los términos más ampliamente utilizados y comprendidos asociados con los sistemas de bombeo Comprender el significado de NPSH es muy esencial en instalación. El aumento de temperatura y la disminución de presión inducen la vaporización La vaporización comienza cuando la presión de vapor del líquido a la temperatura de operación es igual a la presión externa del sistema.2. un m3 de agua a temperatura ambiente se convierte en 1700 m3 de vapor a la misma temperatura. Hasta cuando los primeros signos de cavitación inducida por evaporación se producen. . Cabeza neta de succión positiva requerida. puede provocar la vaporización y la bomba deja de bombear. Esto deja en claro que si se va a bombear un alimento fluido de manera eficaz. así como el funcionamiento de las bombas. aumenta aún más la velocidad y disminuye la presión del líquido. se da para agua a 20 °C y no para el líquido alimentario o una combinación de fluidos que está siendo bombeado. la velocidad aumenta y la presión disminuye. NPSHa NPSHa es una función del diseño del sistema . El NPSH es independiente de la densidad del fluido. Cabeza neta de succión positiva disponible. NPSHr es una función del diseño de la bomba NPSH requerido es una función del diseño de la bomba y se determina sobre la base de una prueba real de la bomba por el vendedor. NPSHr aumenta a medida que aumenta la capacidad de la bomba El NPSH requerido varía con la velocidad y la capacidad de la bomba. y como en cualquier momento la velocidad de un líquido aumenta. La fuerza centrífuga de los álabes del impulsor a futuro. Las curvas del fabricante de la bomba normalmente proporcionan esta información. y se expresa en términos de altura absoluta de la columna de líquido. como lo son todos los términos de la cabeza de la bomba. De igual forma. la presión y la cabeza disminuyen. El NPSH requerido es la cabeza positiva requerida en pies o metros absolutos en la succión de la bomba para superar estas caídas de presión en la bomba y mantener la presión del líquido por encima de su presión de vapor. Este valor se deja consignado en la curva de funcionamiento de la bomba y se conoce como la "cabeza neta de succión positiva requerida (NPSHr) o. De esta forma. la cabeza neta de succión positiva (NPSH) es la cabeza total en la tubería de succión de la bomba menos la presión de vapor del alimento líquido convertidos a la altura de columna de líquido. El término "Neta" se refiere a la cabeza de presión real en la tubería de succión de la bomba y no a la altura de aspiración estática. El aumento de NPSH requerido lo mismo que el aumento de la capacidad está dado debido al incremento de la velocidad del líquido. A medida que el líquido pasa de la succión de la bomba al impulsor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Esta presión se convierte en la cabeza de succión de la bomba. existen pérdidas de presión debidas al choque y turbulencia cuando el líquido golpea el impulsor. Es de anotar que la cabeza neta succión positiva requerida (NPSHr) es el número que aparece en la ficha técnica o el catálogo de la bomba. El NPSH es siempre positivo. a veces como el NPSH. Es una práctica normal tener por lo menos 0.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Corresponde a la función del sistema en el cual la bomba está en operación. Se calcula basado en el sistema o las condiciones del proceso. NPSH disponible se define como: NPSHa = cabeza de Presión + cabeza estática . en este caso la presión barométrica de succión del recipiente hs = Cabeza de succión estática hvps = Cabeza de presión Vapor hfs = Cabeza de fricción Nota: 1. válvulas y accesorios.8 a 1 metro de NPSH adicional disponible en la tubería de succión para evitar cualquier problema en el punto de trabajo. NPSHa en pocas palabras En pocas palabras. Casi siempre hay un apreciable valor de presión en la descarga de la bomba que evita la vaporización del fluido. es decir la presión que llega a la succión de la bomba. El disponible siempre debe ser mayor que el NPSH requerido por la bomba para que funcione correctamente. Cálculo del NPSHa La fórmula para calcular el NPSHa se indica a continuación: NPSHa = hps + hs + hvps -hfs (19) Donde hps = Cabeza de presión. Potencia y eficiencia Potencia al freno (BHP) . 2. El peso específico del líquido es importante. Es el exceso de presión del líquido en pies absolutos sobre su presión de vapor.cabeza de presión de vapor del alimento líquido – pérdidas por Fricción en tuberías. Cualquier discusión sobre el NPSH o cavitación sólo concierne a la aspiración de la bomba. para asegurarse de que la bomba seleccionada no presente cavitación. para convertir todos los términos en unidades de "pies o metros absolutos". La Potencia al freno (BHP) es la potencia real entregada al eje de la bomba. WHP = Q + HT + Sp.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El trabajo realizado por una bomba es una función de la cabeza total y el peso del líquido bombeado en un período de tiempo determinado. Por lo tanto la eficiencia de la bomba es la relación entre estos dos valores.0.Gr. La potencia al freno o potencia de entrada a una bomba es mayor que la potencia hidráulica o potencia de salida debido a las pérdidas mecánicas e hidráulicas en la bomba. (20) 3960 * Eff. Eficiencia de la Bomba (Eff) = WHP BHP 3. Estos dos términos están definidos por las siguientes fórmulas BHP = Q + HT + Sp. (22) .Gr. Q = Capacidad en Galones/minuto HT = Cabeza Total diferencial Sp.1. 3960 (21) Donde: 3960 se obtiene dividiendo el número de libras-pie por cada caballo fuerza (33. Las curvas de las bombas se establecen para una gravedad específica de 1. Las gravedades específicas de otros líquidos deberán ser tenidas en consideración a la hora de utilizar las curvas características de una bomba.4 Velocidad específica La Velocidad específica (Ns) Es un índice no dimensional que identifica la similitud geométrica de las bombas. La Potencia de salida de la bomba o Potencia hidráulica (WHP) es la potencia entregada al líquido que se está bombeando.Gr = Gravedad específica del líquido Eff = Eficiencia de la Bomba La BHP también se puede leer en las curvas de la bomba a cualquier valor de caudal.2.000) por el peso de un galón de agua (8. Se utiliza para clasificar a los impulsores de la bomba en cuanto a su tipo y proporciones.33 libras). Cálculo de la velocidad específica La siguiente fórmula se utiliza para determinar la velocidad específica: Ns = N * Q0. De acuerdo a las leyes de afinidad: La Capacidad.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las bombas con el mismo Ns pero de diferente tamaño se consideran geométricamente similares. Un flujo axial o bomba de hélice con una velocidad específica de 10. Q cambia en proporción directa al diámetro del impulsor D. A medida que la velocidad aumenta. o a la velocidad N: Q2 = Q 1 x [D2/D1] (24) Q2 = Q1 x [N2/N 1] (25) . o en ambos parámetros.1.75 (23) Donde: Q = Capacidad en el punto de mejor eficiencia a máximo diámetro del impulsor en Galones/minuto H = Cabeza para cada etapa diferencial a máximo diámetro del impulsor en metros N = Velocidad de la bomba en RPM (Revoluciones por minuto) La velocidad específica determina la forma general o clase de los impulsores.5 Las leyes de afinidad Las leyes de afinidad son expresiones matemáticas que definen los cambios en: La capacidad de la bomba. Esta relación toma el valor de 1. la relación entre el diámetro de salida del impulsor. o en el diámetro del impulsor. La cabeza. cuando se realiza un cambio en la velocidad de la bomba. disminuye. D2. D1.2. y la entrada o diámetro central del impulsor.0 para un impulsor de flujo axial Los impulsores de flujo radial desarrollan la Cabeza principalmente a través de la Fuerza centrífuga. bajo flujo y elevada cabeza de descarga. Las Bombas de alta velocidad específica desarrollan elevada cabeza en parte por la fuerza centrífuga y en parte por la fuerza axial. siendo el tamaño de una bomba el factor de la otra. y La BHP. 3.000 o más genera su cabeza exclusivamente a través de fuerzas axiales. A mayor velocidad específica indica un diseño de bomba con más generación de cabeza debido más a las fuerzas axiales que por la influencia de las fuerzas centrífugas.5 H0. Por Ejemplo. Un sistema de bombeo funciona donde la curva de la bomba y la curva de resistencia del sistema se cruzan. o al cubo de la velocidad: BHP2 = BHP1 x [D2/D1]3 (28) (29) BHP2 = BHP1 x [N2/N1]3 Las leyes de afinidad son válidas sólo en condiciones de eficiencia constante.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La Cabeza. Del mismo modo la gráfica de variación de la capacidad frente a la variación de la presión para una bomba en particular. Figura 67: Curvas de rendimiento de la bomba . Curvas de rendimiento de la bomba centrífuga La capacidad y la presión necesarias de cualquier sistema se pueden definir con la ayuda de una gráfica llamada curva del sistema. es imposible para un punto de funcionamiento cumplir con todas las condiciones de funcionamiento deseadas. cuando la válvula de descarga se estrangula. la resistencia del sistema desplaza la curva a la izquierda y lo mismo ocurre con el punto de operación. define la curva característica de funcionamiento de la bomba. H cambia en proporción directa al cuadrado del diámetro del impulsor D o al cuadrado de la velocidad N: (26) H2 = H1 x [D2/D1]2 (27) H2 = H1 x [N2/N1]2 La BHP cambia en proporción directa al cubo el diámetro del impulsor. La intersección de las dos curvas define el punto de operación de la bomba y del proceso. Sin embargo. Además. refrigeración. Muchas veces. fugas por la bomba. El Ingeniero de Alimentos que desee proteger las bombas del proceso alimentario de frecuentes daños debe desarrollar no sólo una buena comprensión del proceso. el personal de mantenimiento no encuentra nada malo al desmontarla. La decisión de poner la bomba fuera de servicio por mantenimiento/reparación debe hacerse después de un análisis detallado de los síntomas y la causa raíz de la falla de la bomba. pérdida de flujo). sino también un conocimiento profundo del funcionamiento de la bomba. problemas relacionados con la bomba y los rodamientos del motor (fallas de lubricación. la raíz de las causas de las fallas son la misma pero los síntomas son diferentes. los ingenieros se enfrentan a menudo a la declaración "La bomba ha fallado. ya no se puede mantener en servicio". Estas incluyen problemas relacionados con el sello (fugas. Un poco de cuidado con los primeros síntomas del problema puede evitar fallos permanentes de las bombas. A menudo. La lista de fallas de la bomba antes mencionadas no es absoluta ni corresponde a condiciones mutuamente excluyentes. el ingeniero de alimentos debe ser capaz de relacionar las fallas del proceso alimentario con los problemas de funcionamiento de la unidad. es decir la imposibilidad de entregar el caudal deseado y la altura de descarga es en realidad uno de los daños más comunes para tener una bomba fuera de servicio. en caso de cualquier falla mecánica o deterioro físico interno de la bomba. Mantenimiento y Solución de problemas El manual de funcionamiento de una bomba centrífuga comienza a menudo con una declaración general. o ambos. cuando las bombas se envían al taller. o problemas relacionados con el sistema motriz (motor o turbina). la contaminación de de aceite.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS - Bombas centrífugas: Conceptos Básicos de Operación. Hay otras varias condiciones en las que una bomba. y en el caso de una . A pesar del cuidado en la operación y el mantenimiento. "La bomba centrífuga le dará servicio satisfactorio libre problemas sólo con la condición de que sea instalada y operada con el debido cuidado y sea mantenida apropiadamente". se considera que ha fallado y tiene que ser puesta fuera servicio tan pronto como sea posible. a pesar de no sufrir ninguna pérdida en el flujo o la altura de descarga. ruidos anormales). La tarea más importante en estas situaciones es determinar si la bomba ha fallado de forma mecánica o si hay alguna deficiencia de proceso. La solución efectiva del problema requiere de la capacidad de observar los cambios en el rendimiento del equipo a través del tiempo. ruido muy alto y elevados niveles de vibración. Como el líquido o insumo alimentario sale del centro del impulsor hacia la periferia se crea una zona de baja presión o succión haciendo que más líquido fluya hacia la entrada de la bomba. el fluido es empujado en la dirección tangencial y posteriormente en dirección radial por la fuerza centrífuga que le imprime la bomba al alimento líquido. La voluta o difusor es la parte fija.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS falla. Cuando el impulsor gira. . el líquido acumulado en las cavidades entre las aspas del impulsor es lanzado de manera violenta hacia el exterior. Su propósito es convertir la energía de un motor (un motor eléctrico o turbina) primero en energía de momento en cinética y luego en energía de presión del fluido que se está bombeado.2. la capacidad de investigar a fondo la causa de la falla y tomar medidas para evitar que el problema vuelva a ocurrir. Existen tres tipos de problemas encontrados en su mayoría con bombas centrífugas: • Errores de diseño • Mala prácticas operativas • Malas prácticas de mantenimiento 3. Los cambios de energía se producen en virtud de las dos partes principales que componen la bomba: El impulsor y La voluta o difusor. que convierte la energía cinética en energía de presión. suministrándole aceleración centrífuga debida al giro del impulsor sobre su eje a grandes velocidades. Debido a que las paletas del difusor tienen curvatura.2. Nota: Todas las formas de energía que participan en un sistema de movimiento de líquidos se expresan en términos de altura en metros de la cabeza de bombeo del líquido.2 Mecanismo de trabajo de una bomba centrífuga Una bomba centrífuga es una de las más simples piezas de equipo de cualquier proceso de la planta de producción de alimentos.3 Generación de la fuerza centrífuga y funcionamiento del equipo El Alimento o insumo líquido del proceso alimentario entra por la boquilla de succión a la parte central de un dispositivo giratorio conocido como un impulsor. El impulsor es la parte giratoria que convierte la energía de movimiento o momento en energía cinética. 3. .2.4 Conversión de energía cinética en energía de presión El principio fundamental del funcionamiento de la Bomba centrífuga consiste en que el tipo energía generada por la fuerza centrífuga es la energía cinética.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Esta fuerza que actúa dentro de la bomba es la que mantiene el alimento líquido fluyendo dentro de toda la conducción conectada a la bomba en dirección de los demás equipos del proceso. mayor será la velocidad del líquido en la punta del alabe y mayor energía impartida al líquido. En la Figura 68 se muestra en la sección transversal de una bomba centrífuga el movimiento del líquido. La cantidad de energía que recibe el líquido es proporcional a la velocidad en la punta externa de los alabes del impulsor Cuanto más rápido gira el impulsor o más grande es el impulsor. Figura 68 Trayectoria del flujo del líquido en el interior de una bomba centrífuga 3. y los cojinetes. Los componentes. el líquido disminuye la velocidad y esta a su vez se convierte en presión sobre el líquido de acuerdo con el principio de conservación de Energía de Bernoulli. La operación de la bomba centrífuga debe ajustarse a las curvas de las bombas suministradas por el fabricante.2. 3.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Esta energía cinética del líquido que sale de un impulsor o turbina se ve entorpecido por la acción de una resistencia al flujo. La primera resistencia es generada por la misma voluta de la bomba (carcasa) que lo frena en su interior. cubierta de la carcasa. sólo proporciona un flujo.5 Componentes generales de las bombas centrífugas Una bomba centrífuga tiene dos componentes principales: Un componente giratorio compuesto por un impulsor y un eje Un componente fijo compuesto por una carcasa. Este tema se desarrollará más adelante.8 m/seg2 La cabeza también puede ser calculada a partir de las lecturas de los manómetros dispuestos en las líneas de aspiración y de descarga unidas a la bomba. Para leer y entender las curvas de las bombas. La presión es tan sólo un indicativo de la cantidad de resistencia al flujo. tanto fijos como rotativos. es muy importante desarrollar una comprensión clara de los términos utilizados en las curvas. la cabeza (la presión en términos de altura de líquido) desarrollada es aproximadamente igual a la energía de velocidad en la periferia del impulsor expresada por la siguiente fórmula: = G F ( ) Done H = Cabeza total desarrollada en metros V = velocidad en la periferia del impulsor en m/seg G= Aceleración de la gravedad 9. Las curvas de flujo de las bombas relacionan el caudal y la presión (la cabeza) desarrollada por la bomba a diferentes tamaños de impulsor y velocidades de rotación. Por lo tanto. se muestran en la Figura 69 . Un hecho que debe ser siempre recordado es: Una bomba no crea presión. En la zona de impulsión. Figura 70: Componentes generales de una bomba centrífuga . La Figura 70 muestra estas piezas en una fotografía de una bomba centrífuga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 69: Componentes generales de la bomba centrífuga Los componentes principales se discuten brevemente a continuación. Dentro de las cubiertas el impulsor es ajustado. se reduce la velocidad del líquido incrementándose su presión.2. donde se observa como por la forma de la voluta.5.1 Cubiertas Las Cubiertas o carcasas son de dos tipos: Voluta y circular. • La cubierta tipo voluta: es construida para cabezas de descarga elevadas Una cubierta tipo voluta es un espiral cuya área se incrementa hacia la zona de descarga como se muestra en la Figura 71 (ver boquilla de descarga). Sin embargo. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. La operación de este tipo de bombas a menor capacidad de bombeo que la recomendada por el fabricante puede poner tensión lateral el eje de la bomba. Figura 71: Corte transversal de una bomba que muestra la cubierta tipo voluta en su interior Uno de los propósitos principales de la cubierta tipo voluta es ayudar a equilibrar la presión hidráulica sobre el eje de la bomba.5.2. Las cubiertas de voluta doble son utilizadas cuando a capacidad de bombeo reducida el empuje radial llega a ser significativo. este balance debe ocurrir a la capacidad de bombeo recomendada por el fabricante.1. incrementándose su desgaste y la rotura de los sellos y rodamientos y hasta el mismo eje de la bomba.1 Componentes estacionarios 3. Se utiliza para bajas cabezas de descarga y alta capacidad.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • Cubierta Tipo circular Este tipo de carcasa tiene paletas fijas de difusión rodeando periféricamente al impulsor para convertir la Energía de velocidad en Energía de presión. Este tipo de cubiertas requieren la utilización de anillos de desgaste que actúan como sello entre la cubierta y el impulsor. la cubierta se especifica como cubierta tipo dividida horizontalmente o cubierta dividida axialmente. Cuando las partes están dividas por el plano horizontal. Pueden ser diseñadas como cubiertas sólidas o cubiertas de divididas La cubierta sólida corresponde al diseño en el que la carcasa es entera. la cubierta recibe el nombre de dividida verticalmente o cubierta dividida radialmente. La carcasa dividida implica dos o más partes que se unen entre sí. Ver Figura 72 Figura 72 Cubierta sólida . Para el caso en el que la división de la cubierta es en el plano vertical en posición perpendicular a la rotación del eje. incluyendo la boquilla de descarga la cual está toda contenida en una sola cubierta o pieza fabricada. Normalmente las paletas de difusión se aplican en las bombas de etapas múltiples. 5. perpendicular al eje y descarga. De acuerdo con su posición se presentan las siguientes configuraciones.2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. La boquilla de succión está localizada concéntrica al eje de la bomba. debido a que el líquido se alimenta directamente sobre el centro del impulsor Figura 73 Aspiración axial/descarga superior Aspiración superior/descarga superior Ver Figura 74 En este tipo de bomba. perpendicular al eje de la bomba. Aspiración axial/descarga superior Ver Figura 73.1. las boquillas de succión y descarga se encuentran en la parte superior de la cubierta. Esta bomba por lo general tiene una menor NPSHr (Cabeza neta de succión positiva). mientras que la boquilla de descarga se encuentra en la parte superior de la cubierta. Figura 74 Aspiración superior/descarga superior .2 Boquillas de succión y de descarga Las boquillas de succión y de descarga en esta clase de bombas forman parte integral de la cubierta misma. cuando la presión en la parte inferior de la cámara es inferior a la presión atmosférica. las cámaras de sellado y los prensaestopas también están provistos de refrigeración o sistemas adecuados para el control de la temperatura Ver Figura 75. ya sea integral o separada de la cubierta de la bomba en la región comprendida entre el eje y la cubierta.5. En el sistema ocurre que. en la que se muestra un sello montado en el exterior de la cámara de la bomba y sus partes. Cuando el cierre se logra por medio de empaque. Sello montado en el exterior de la cámara de la bomba y sus partes . a la cámara se le denomina como Prensaestopas. la cámara se conoce comúnmente como una cámara de sellado. Cuando el sello se consigue mediante un sello mecánico. Normalmente.2.3 Cámara de sello y/o Caja de empaquetadura Se encuentra ubicada en un compartimento. para evitar fugas y pérdidas a través del eje de la bomba.1. este impide la entrada de aire a la bomba. Las boquillas de succión y descarga están situadas a los lados en posición perpendicular al eje 3. el sistema evita fugas de líquido desde la bomba. corresponden a los sistemas de sellado y estanqueidad del líquido que se está bombeando.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS boquillas Lateral de aspiración / boquillas Lateral de descarga: en este caso. Cuando la presión es superior a la atmosférica. Figura 75. cuya función consiste en hacer circular el líquido a través de una junta de la cámara fría o barrera y el tanque de regulación de fluidos. Su función operativa es la de permitir la refrigeración.5. Sello mecánico 3.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Buje del sello: es una parte muy importante de la cámara del sello o del prensaestopas.De flujo mixto Figura 76: Tipos de Impulsor • Basado en el tipo de aspiración . el drenaje y ventilación del eje de la Bomba Dispositivo de circulación interna se refiere a un dispositivo situado en la cámara del sello.2. .De lujo radial .2.2 Componentes de rotación 3. Se clasifican de muchas maneras.5. esta pieza le da el ajuste deseado al sello mecánico en su parte central se aloja la camisa del eje.Una sola aspiración: la entrada de líquido en un lado.De flujo axial . • Basado en la dirección principal de flujo en referencia al eje de rotación .2 1 Impulsor El impulsor es la parte principal de rotación que proporciona la aceleración centrífuga al fluido. Cerrado: envuelto en paredes laterales encerrando las paletas impulsoras. Este trabajo lo debe hacer con una desviación menor que la tolerancia entre las partes giratorias y estacionarias. . 3.Abierto: No envuelto en paredes laterales para encerrar las paletas.Semiabierto o tipo vortex. • Basado En la construcción mecánica Ver Figura 76 .2 2 Eje El propósito básico del eje de la bomba centrífuga es la de transmitir el torque necesario cuando la bomba arranca y durante la operación de la misma. Anillos de desgaste: proporciona un sistema de unión renovable económico y fácil de cambiar para evitar las filtraciones entre el impulsor y la carcasa. El número de impulsores determina el número de etapas de la bomba. . Una bomba de multietapa tiene tres o más impulsores en serie y son muy útiles en altos valores de cabeza de descarga.2 3 Juntas de acople Elementos ubicados perpendicularmente al eje que unen el sistema motriz a la bomba y que pueden amortiguar el torque que se transmite al impulsor.2. Su desajuste puede llegar a ser tan grande que la eficiencia de la bomba disminuye demasiado produciendo serios problemas de vibración y calor 3.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Doble aspiración: la entrada de líquido al impulsor simétricamente a ambos lados. Los Impulsores abiertos y semiabiertos son menos propensos a obstruirse. Una bomba de una sola etapa tiene un impulsor y es eficiente para bajas cabezas de descarga Una bomba de dos etapas con dos impulsores en serie es ideal para un valor medio de cabeza de descarga.4. pero requieren ajuste manual de la voluta o la placa posterior para dar el impulso apropiado y evitar la recirculación interna del fluido a bombear. sirve de soporte al impulsor y otras piezas giratorias. pero son hasta un 50% menos eficientes que los diseños convencionales. - .2. Los Impulsores cerrados requieren anillos de desgaste los cuales requieren de mantenimiento.5. Los Impulsores tipo Vortex son ideales para materiales líquidos con contenidos en sólidos y "fibrosos". Los lubricados son propensos a desalineación la acción de deslizamiento de sus componentes. válvulas de control.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Se clasifican en dos grupos: rígidas y flexibles. Los acoplamientos elastoméricos utilizan juntas en materiales en caucho o polímero para asegurar la flexibilidad requerida. Requisitos básicos para un funcionamiento sin problemas de Bombas centrífugas El primer requisito es la no cavitación de la bomba El segundo requisito es que un mínimo flujo continuo debe ser siempre mantenido durante la operación de la bomba 3. tuberías.2 4 Componentes auxiliares Por lo general se incluyen en los sistemas de bombeo los siguientes servicios: Lavado. Estas pueden ser de dos tipos: lubricados o no lubricadas. instalación y mantenimiento del conjunto motor bomba. válvulas alivio. . Sistemas de refrigeración para la bomba tipo pedestal Los sistemas auxiliares de bombeo incluyen tubos. 3. válvulas de cierre. Los acoplamientos flexibles son más propensos a errores a la selección. de ahí la necesidad de lubricación. medidores de presión.2. y sistemas de refrigeración de los rodamientos Sistemas de refrigeración o calefacción de la cámara de sello o la caja de empaquetadura. rejillas de ventilación y deHgües. refrigeración y sistemas de enfriamiento del sello Drenaje y venteo del sello Lubricación. medidores de orificio.5. Los diseños no lubricados acomodan su desalineación a través de la flexión de los mismos. indicadores de flujo. Los acoplamientos flexibles se dividen en dos grupos básicos: elastoméricos y no-elastómeros. Las juntas de acople rígidas se utilizan en aplicaciones donde no hay absolutamente ninguna posibilidad ni espacio para cualquier desalineación entre bomba y motor. Los acoplamientos no elastoméricos utilizan juntas metálicas para obtener flexibilidad. medidores de temperatura y termopares.3 LECCIÓN 23 BOMBAS DE PISTON Las bombas de pistones están formadas por un conjunto de pequeños pistones que van subiendo y bajando de forma alternativa de un modo parecido a los pistones de un motor a partir de un movimiento rotativo del eje. generalmente. siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bomba. Según la disposición de los pistones con relación al eje que los acciona. estas bombas pueden clasificarse en tres tipos: . en general.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 78 Bomba de pistones Estas bombas disponen de varios conjuntos pistón-cilindro de tal forma que mientras unos pistones están aspirando liquido.3. 3. otros lo están impulsando.1 Clasificación de las Bombas de pistones Una clasificación genérica se presenta el siguiente esquema: Bombas de pistones en línea BOMBAS DE PISTONES CAUDAL FIJO ÚNICAMENTE Bombas de pistones axiales. mayor que cualquier otro tipo. consiguiendo así un flujo menos pulsante. presiones de trabajo más elevadas que las bombas de engranajes o de paletas. Las tolerancias muy ajustadas de estas bombas las hacen muy sensibles a la contaminación del líquido. CAUDAL FIJO VARIABLE Bombas de pistones radiales. produciéndose así el caudal. el liquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión y posteriormente es expulsado en su carrera de compresión. venciendo. La eficiencia de las bombas de pistones es. De todos estos tipos los que se utilizan fundamentalmente en maquinaria actualmente son las primeras de pistones axiales. son accionados por bielas. Transversales: los pistones.M. De donde surge que el caudal de la bomba no puede ser aumentado. Radiales: los pistones son perpendiculares al eje. Caudal Teórico: Es el caudal que de acuerdo al diseño. máximo así como la anchura máxima "B" del rotor. y tolerancias comunes a todas ellas En este tipo de bombas. A pesar de la variedad señalada. perpendiculares al eje.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 79 Piezas internas de una Bomba de pistones Axiales: los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje. El número de R. debiera entregar la bomba (caudal Ideal) QT = C * N (31) . en forma de radios. está limitado por la cantidad de material alimentario viscoso.P. Estas últimas serán analizadas más adelante. por esta razón nos vamos a referir a este tipo de bombas y descartaremos los demás tipos. los altos niveles de presión operativa (hasta 700 kg/cm2) dan características de materiales. aleaciones. existen dos clases fundamentales: de caudal fijo y de caudal variable. la distancia entre cualquiera de los pistones y la placa de válvulas cambia constantemente durante la rotación.2 Bombas de pistones axiales. es decir. paralelamente al eje. Individualmente cada pistón se separa de la placa de válvulas durante media revolución. lo expulsan por la cámara de salida. Figura 80 Bomba de tipo axial La placa de válvulas tiene los orificios dispuestos de forma tal que la aspiración está abierta a los orificios de los cilindros en la zona de la revolución en que éstos se separan de la placa. Como el plano de rotación de los pistones está en ángulo con el plano de la placa de válvulas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Donde: C = Cilindrada (cm3/rev) N = Rpm (1/rev) 3. durante el giro de la bomba los pistones succionan fluido hacia el interior de los cilindros y. En este tipo de bombas. Estas bombas utilizan válvulas de retención o placas de distribución para dirigir el caudal desde la aspiración hasta la impulsión.3. los pistones están colocados dentro de un tambor de cilindros. Los pistones disponen de un "pie" o apoyo que se desliza sobre un plato inclinado. posteriormente. y se acerca a ésta durante la otra media revolución. Su orificio de salida está encarado a los orificios de los pistones en la zona del giro en la que los pistones se acercan a la placa de válvulas. Así. . y se desplazan axialmente. se utiliza una pequeña presión hidráulica para mantener una distancia entre ambas piezas. y en función de su construcción. que está mecanizado para alojar una pequeña cantidad de líquido. . El flujo del alimento líquido hacia dentro y hacia afuera de la cámara es controlado por válvulas. que equivale al volumen ocupado por el pistón durante la carrera del mismo. Cuando el pistón es conducido en una dirección. estas bombas se pueden clasificar en dos grupos: en línea y en ángulo. También. Una bomba de pistón es una bomba hidráulica que genera el movimiento en el mismo mediante el movimiento de un pistón. Esta presión se transmite por el interior del pistón hasta la cabeza del mismo. La capacidad de la bomba depende del tamaño del cilindro y de las brazadas por minuto. Las bombas de pistones son del tipo bombas volumétricas. El pistón de la bomba se desplaza de arriba hacia abajo o de atrás hacia adelante para colocar el alimento líquido dentro del cilindro. en cada movimiento un mismo volumen de fluido. Para evitar el contacto metal-metal entre el pie de los pistones y el plato inclinado. Cada movimiento del pistón desaloja. La carrera de los pistones será proporcional al ángulo de inclinación del plato con respecto al barrilete. en uno el barrilete y los pistones son estáticos. el alimento líquido llena la cámara que está detrás de él. Así mismo hay dos formas típicas de mantener los pistones en contacto con el plato durante la aspiración. y de allí al interior del pie. otra forma es mediante el empleo de un plato que sujeta los pies de los pistones. La altura máxima de aspiración de este tipo de bomba es de aproximadamente 7 metros de profundidad. en el otro el plato inclinado se mantiene fijo y son el barrilete y los pistones los que giran accionados por el eje.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Existen dos tipos básicos. y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión o fluidos de elevadas viscosidades o densidades. mientras que el plato inclinado es el que gira accionado por el eje. En ambos casos el principio del funcionamiento es el mismo. El alimento líquido es forzado dentro del sistema cuando el pistón se desplaza en dirección contraria. según la posición del eje del barrilete con relación al del plato. la menos usada consiste en el empleo de muelles situados en el interior del tambor y que fuerzan el pistón contra el plato. y la cilindrada de la bomba variará en función de esta carrera y del número y tamaño de los pistones. Cilindro de fuera de borda . Su descarga pulsátil y Pueden aparecer ruidos y vibraciones.Están cubiertos en una cavidad grasosa para evitar la contaminación. • Desventajas Las desventajas son su bajo rendimiento. Fácil para servicio.Embalaje de pistón puede ser inspeccionado o remplazado sin remover las mangueras. 2. Figura 81 Partes de una bomba de pistones axial 1. 3. Válvula de cheque. Otra ventaja muy importante es su capacidad de operación manual. 4.Permite acceso fácil a la válvula de chequeo sin remover las mangueras.Sello anillado .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La presión que puede producir la misma está dada por la resistencia mecánica del equipo de bombeo o la potencia del motor. Tapa de válvula . Sellos de carcasa . También permite su montaje sobre tuberías de pequeño diámetro. • Ventajas La ventaja de este tipo de bomba es que la misma permite la aspiración de pequeñas cantidades de sólidos. que recibe aceite a presión proveniente de un depósito de aceite (17) a través de una canalización de mando superior (21) o de una canalización de mando inferior (22).medios de accionamiento para transmitir un movimiento lineal alternativo al pistón (16) Los citados medios de accionamiento están constituidos por un cilindro hidráulico (15) equipado con fines de carrera (25). Caracterizada por contener. así como de una tapa de registró (4) en posición inclinada. provisto de una botella de expansión (10). en función de la posición de un distribuidor (20) ella misma determinada por la posición de los fines de carrera 25 citados.un cuerpo de salida (9) acoplado a un orificio de salida (8) realizado en el cuerpo de válvulas (1). Sellos de rodamientos de pistón universal.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 5.Tres empaquetados de extremos en "V" diseños dinámicos. 6.Los cigüeñales estándares solos y dobles de la bomba del pistón son universales en la línea de Múltiples comunes o Independientes Figura 82 Bomba de pistón para transporte de uva. susceptible de ser obturado por la válvula de entrada (2). . . alternativamente.un cuerpo de válvulas (1) provisto de una válvula de entrada (2) y una válvula de salida (3). con movimiento lineal alternativo.un cuerpo de entrada (7) acoplado a un orificio de entrada (6) realizado en el cuerpo de válvulas (1). . susceptible de ser obturado por la válvula de salida (3). un cilindro de bombeo (12) de eje vertical en cuyo interior se desplaza un pistón (16). . palanca primaria en "V" empaquetada y palanca secundaria de sellos anillados trabaja en unísono para ofrecer protección múltiple entre el extremo mojado y la palanca. Carcasas estándar. . Figura 83 Bomba de pistón Radial Además las presiones de trabajo de las bombas de válvulas rotativas se hallan limitadas con el fin de mantener altas eficiencias volumétricas a una presión constante y además por el riesgo.3 Bombas de pistones radiales Las bombas hidráulicas rotativas de pistones radiales. En las bombas radiales. las válvulas son de tipo rotativo o "deslizante" y son hermetizadas por una película de aceite entre las superficies móviles y estacionarias. pueden clasificarse en general según sus válvulas sean de asiento o rotativas.3. Las bombas que poseen válvulas rotativas son algo diferentes que las que poseen válvulas de asiento. Las bombas multicilíndricas de pistones en línea tienen invariablemente sus válvulas de asiento. . Si los cilindros giran. los asientos pueden ser de válvulas de bola. siendo inevitable cierto resbalamiento a presiones altas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. de platillo o de asiento cónico. de "agarrotamiento " de las válvulas bajo la acción de cargas excesivas. debido a la fuga de aceite a través del juego en las válvulas. de pistones radiales con válvulas de asiento. Figura 84 Bombas rotativas de pistones axiales El mecanismo de bombeo de la bomba de pistones radiales consiste en un barril de cilindros. . y los pistones están tan pulidos que se adaptan: a los cilindros sin necesidad de empaquetadura alguna. a valores de un 98%. se obtienen eficiencias volumétricas sumamente altas. y esta es la disposición clásica de las bombas de caudal fijo. Con las bombas de alta velocidad. La posición del barril de cilindros que aloja los pistones es excéntrica con respecto a la ubicación del anillo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Por tal razón las bombas de muy alta presión tienen válvulas de asiento. o sea. Las bombas alternativas de descarga constante comprenden tipos de pistones radiales con cilindros estacionarios. pistones. un anillo y una válvula de bloqueo. se forma un volumen decreciente. Conforme el barril de cilindros gira. El fluido entra y sale de la bomba a través de la válvula de bloqueo que está en el centro de la bomba. de suministro constante. se forma un volumen creciente dentro del barril durante la mitad de la revolución. Por lo general cada cilindro o cualquier otra cámara en la bomba es pequeño en relación al bloque de acero que la rodea. en la otra mitad. por lo que sus pistones no giran. En la primera parte del proceso. estos se mueven hacia adentro y hacia fuera de sus orificios y bombean el aceite. el ángulo del plato distribuidor se acentúa. comunica un movimiento circular al bloque de cilindros. La arandela de empuje se sitúa en el plato distribuidor. la bomba será de caudal variable. Éste pivotea sobre dos pasadores de soporte y controla la salida de la bomba. La descarga de cada cilindro adopta la forma de pequeñas pulsaciones de muy alta frecuencia 3. La cantidad de aceite bombeada es controlada por el ángulo del plato distribuidor. A medida que gira el grupo de pistones.3.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Naturalmente que en esta juega un rol fundamental la viscosidad del aceite por lo que en los sistemas hidráulicos que emplean este tipo de bombas la temperatura del sistema debe estar siempre lo más baja y constante posible. Si fuera posible variar la inclinación de la placa. los pistones comienzan a entrar y con esto se disminuye el volumen y como consecuencia se produce la descarga. Figura 85 Plato distribuidor de la Bomba de pistones . Este grupo de pistones giratorio se instala en el eje de entrada y es impulsado por el motor.4 Operación de las Bombas de pistones El mecanismo básico de estos dispositivos es siempre una placa matriz circular rotando oblicuamente en un eje. determina que el pistón desarrolle internamente en el cilindro un movimiento alternativo que permite el desarrollo de los procesos de aspiración y descarga. los pistones se retraen provocando un aumento de volumen y una disminución de la presión con lo que se genera la aspiración. Cuando el operador mueve el pedal de control de tracción para aumentar la velocidad de desplazamiento. Al girar el eje. Las correderas del pistón pivotean y se deslizan por una arandela endurecida llamada arandela de empuje. En la segunda etapa. Este movimiento en conjunto con la inclinación de la placa. En las primeras se permiten presiones tan: altas como 35 atm mientras que con las segundas no es posible para tener buenos rendimientos hidráulicos . desplazando a las bombas de pistones radiales o en "estrella" a pesar de ser más robustas simples y durables. a) Los cilindros se hallan muy cerca respecto del eje central de giro. aumenta el ángulo del plato distribuidor. por lo cual: la fuerza centrífuga sobre los pistones es considerablemente menor. 3. la cantidad de aceite bombeado aumenta y la velocidad de desplazamiento cambia. condicionando un menor nivel de ruido. Por esta razón los golpes de ariete que se presentan en estas bombas son mucho menores ya que los pistones pasan del tiempo de aspiración al de presión y viceversa. b) El mecanismo que se encarga de producir el movimiento alternativo de los pistones es más rígido. y ello muy posiblemente sea debido a la influencia de la técnica hidráulica aeronáutica ya en la aviación la cuestión peso es de vital importancia y este tipo de bomba es la que asegura mayor potencia por kilogramo de peso. Pero aparte de esta razón las bombas con placa motriz circular oscilante de cilindros axiales ( paralelos al eje de la bomba) tiene tres ventajas fundamentales respecto a las bambas de pistones radicales .6 Comparación entre las bombas de pistón radial y axial La bomba hidráulica de alta presión es posiblemente la única aplicación donde el dispositivo se ha empleado con éxito y tanto es así . Cuando el operador mueve el pedal de control de tracción. .3. no se bombeará aceite. de una manera más suave.pasar más allá de los 210 atm. que actualmente existe la definida tendencia de utilizar más y más este tipo de bomba en todas las utilizaciones industriales. c) La utilización de bombas de cilindros axiales permite el empleo de válvulas deslizantes rotativas planas mientras que en las bombas de pistones radiales las válvulas rotativas deslizantes son cilíndricas. Cuando la carrera del pistón aumenta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Mientras el plato distribuidor se mantenga en posición neutral. lo que a su vez aumenta la carrera del pistón. Las bombas de distribuidor por placa rozante y/o las de tambor a barrilete giratorio no pueden invertir su sentido de giro en cuyo caso deben ser solicitadas al fabricante para un determinado sentido. • Si la bomba es nueva o reacondicionada debe ser puesta en marcha bajo condiciones desde el primer momento de tal forma que exista una contrapresión que asegure la lubricación interna. siempre ateniéndose en las instrucciones del fabricante. • Poner en marcha la bomba.5 Consideraciones de inspección y puesta en marcha de las bombas a pistones a) Antes de poner en marcha la bomba: • Controlar la libertad de movimiento de las partes internas haciendo girar el eje con la mano. Una vez que la bomba arranca no deben ser tenidas en cuenta las condiciones de presión anotadas. mientras la velocidad llega a su nivel normal. Controlar cuidadosamente el sentido de los giros. b) Puesta en marcha de la bomba. .3. esta velocidad no debe ser mucho menor de la mínima recomendada. el eje de alineamiento. • Si la bomba es nueva o reconstruida tener la certeza de que este armada con propiedad. No poner en marcha cuando hay evidencias de que existe algo que frene el libre giro. mediante impulsos cortos de corriente al motor en una rápida sucesión de tal forma que la velocidad normal de giro sea alcanzada paulatinamente. Esto permite a la bomba su cebado interno. Inversión del sentido de giro El sentido de giro de las bombas de pistones axiales y radiales puede ser invertido solo en los modelos de plato matriz y/o de distribución por vástago central. ya que es necesario la fuerza centrífuga adecuada para hacer salir las paletas y ponerlas en contacto con la pistas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. el valor de la presión de la válvula de alivio y el nivel de aceite. sin embargo en razón de las estrictas tolerancias constructivas y la complejidad de algunos modelos son limitadas las reparaciones que pueden intentarse dentro de las plantas industriales debiéndose recurrir en la mayoría de los casos al reemplazo de los conjuntos rotor o barrilete y pistones. Imperan para este caso las condiciones generales que hemos expuesto para las bombas de paletas. 4 LECCIÓN 24 BOMBAS DE DIAFRAGMA Las bombas de diafragma utilizan un diseño de desplazamiento positivo en lugar de la fuerza centrífuga para mover el agua a través de la carcasa. se abre la válvula de salida de purga de la carcasa de la bomba permitiendo la salida del fluido bombeado. Figura 86 Bomba de Diafragma Por lo tanto se crea un vacío dentro de la carcasa de la bomba cada vez que se eleva el diafragma Ver Figura 86. . La barra de conexión alternativa expande y contrae el diafragma a un ritmo de 60 ciclos por minuto (RPM).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. revolución o ciclo. Cuando en el diafragma se reduce la presión resultante de los sellos de entrada. la válvula de entrada se abre lo mismo que los sellos de la válvula de descarga permitiendo que el fluido alimentario entre en la bomba. Versiones con motor son comunes y suelen utilizar eje de transmisión y a su vez una barra de desplazamiento de conexión que se acopla a un diafragma flexible. Esto significa que la bomba va a suministrar una cantidad específica de flujo por el golpe. por lo tanto. Cuando el diafragma se mueve hacia atrás. Esto reduce el ruido de alta frecuencia en el detector. Tienen la capacidad de manejar el aire sin perder su mejor eficiencia y el manejo de agua con un contenido de sólidos superior al 25% en volumen. En este tipo de ámbitos. el desplazamiento del fluido dentro de la carcasa es positivo y no se produce recirculación. La cavidad en el otro lado de la membrana está conectada a dos válvulas de retención que operan en oposición. Estas condiciones se dan en cualquier zanja o excavación donde el agua subterránea se filtra poco a poco en el lugar de trabajo y en áreas con niveles freáticos altos. Las bombas de diafragma se conocen comúnmente como los cerdos de barro. En esta bomba. El tipo de bomba de diafragma más popular es el de 2 y 3 pulgadas de diámetro de salida con un flujo en el rango de 50 a 85 GPM. no lo elimina completamente. Una bomba de diafragma ofrece la tasa y la cabeza de descarga más baja en comparación con cualquier otro tipo de bomba. El movimiento del diafragma es relativamente pequeño y. cualquier ruido de la bomba puede ser removido por medios electrónicos. las bombas centrífugas son incapaces de realizar su trabajo con eficacia debido a que sus volúmenes de descarga combinados con bajos niveles de agua harían que este tipo de bombas perdieran rápidamente su eficiencia de manera significativa. sin embargo. el diafragma es desplazado hacia atrás hidráulicamente y rápidamente regresa hacia adelante. Otra ventaja del diseño es que con las bombas de diafragma no se corre el riesgo de daño si trabaja durante largos períodos de tiempo. Puesto que no hay impulsor o voluta. el fluido es pasado a través de una válvula de retención en la cavidad trasera y cuando el diafragma se mueve hacia delante el fluido sale por la otra válvula de retención de la bomba. ó los retoños de barro. las únicas piezas de desgaste son la varilla de conexión junto con las Válvulas (entrada y salida) y el diafragma. se puede operar a altas frecuencias. . Sus nombres reflejan su popularidad para su uso en aplicaciones donde la poca profundidad del agua y lodo hacen el trabajo de las bombas centrífugas ineficaz. Aplicaciones: en la filtración lenta se dan los usos más comunes de las bombas de diafragma.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS A diferencia de los diseños en la bomba centrífuga. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3.5 LECCIÓN 25 BOMBAS DE LOBULOS Esta bomba funciona siguiendo el principio de la bomba de engranajes de dientes externos, es decir, ambos elementos giran en sentidos opuestos, con lo que se logra aumentar el volumen y disminuir la presión y por ello conseguir la aspiración del fluido. Los lóbulos son considerablemente más grandes que los dientes de las bombas de engranajes, pero hay solamente dos o tres lóbulos en cada rotor. Una bomba de tres lóbulos se ilustra en la Figura 87. Donde se observa que al girar los dos elementos, uno es impulsado directamente por la fuente de energía, y el otro a través de engranajes de sincronización. Mientras que los elementos giran, el líquido queda atrapado entre dos lóbulos de cada rotor y las paredes del compartimiento de la bomba, y se transporta del lado de succión al lado de descarga de la bomba. A medida que el líquido sale del compartimiento de succión, la presión en el compartimiento baja, y más líquido adicional es forzado a desplazarse hacia el compartimiento desde el depósito. Los lóbulos se construyen de manera que producen un sello continuo en los puntos donde éstos se interceptan en el centro de la bomba. Los lóbulos de la bomba ilustrada en la Figura 87 están provistos de pequeñas paletas en su borde externo, a fin de mejorar la hermeticidad de la bomba. Aunque estas paletas se sostengan mecánicamente en sus ranuras, están, hasta cierto punto, libres de moverse hacia fuera. La fuerza centrífuga mantiene las paletas ligeramente apretadas contra el compartimiento y los otros elementos giratorios. Figura 87: Bomba de lóbulos. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Por la forma constructiva de los engranajes el caudal desplazado puede ser mayor. Se genera una sola zona de presión, por lo cual esta bomba constituye una del tipo desequilibrada, y al no podérsele variar la cilindrada, se dice entonces que la bomba es de caudal constante 3.6 LECCIÓN 26 BOMBAS PERISTALTICAS Este tipo de bombas imitan el principio de digestión humana conocido como movimiento “peristáltico”, el cual consistente en la contracción y sucesiva relajación de un músculo alrededor del esófago que mueve su contenido alimentario desde la boca hasta el estómago o lo que ocurre con el viaje del bolo alimenticio por los intestinos grueso y delgado. Para el caso de la bomba, un tubo flexible es aplastado continuamente por rodillos colocados adecuadamente dentro de una cubierta. Entre un paso y el otro del rodillo impulsor, el tubo recupera su diámetro original generando un vacío para transportar el producto a bombear. El mecanismo más común cuenta con dos o tres rodillos que giran en un compartimiento circular comprimiendo en forma progresiva una manguera especial flexible. Figura 88 Bomba peristáltica de tres rodillos. En esta figura se observa que en ningún momento de las fases 1 al 6 los rodillos dejan de presionar la manguera en al menos un punto. Esto es importante ya que si en algún momento los rodillos dejan de presionar el conducto, el líquido podría retroceder. El sentido de rotación del motor determina la dirección del flujo del contenido. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los rodillos están unidos con el eje del motor a través de algún mecanismo, de manera que al girar el mismo, estos presionan la manguera en forma progresiva y hacen avanzar el contenido dentro de la misma. En este sistema el contenido que está siendo bombeado nunca está en contacto con el mecanismo, sólo con el interior del conducto. La velocidad del bombeo puede ser tan lento como lo requiere el proceso. 3.6.1 Cojinetes de plástico en las bombas peristálticas Existen diferentes tipos de rodillos que son utilizados en las bombas peristálticas y ofrecen grandes ventajas, entre las que se destacan: Cojinetes de plástico con bolitas de vidrio, en lugar de pequeños rodillos. Esto reduce la pulsación, fricción y tensión mecánica en la manguera, produciendo una mejor eficiencia. Los cojinetes de plástico se deslizan suavemente sobre la manguera. No es necesario usar abrazaderas para sujetar la manguera y evitar que se mueva. De esta manera se alarga notablemente la vida útil de la manguera. Una palanca descentrada sujetada por resortes de material anticorrosivo efectúa una presión suave y gradual sobre la manguera. De esta manera se aplica sólo la mínima presión necesaria, garantizando el buen funcionamiento de la bomba sin deformar excesivamente la manguera. Figura 89 Cojinetes de plástico Bomba peristáltica 3.6.2 Capacidad de la bomba peristáltica El volumen de contenido desplazado por la bomba en cada vuelta, dependerá del diámetro interior del conducto utilizado y de la compresión del mismo por los rodillos. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS A medida que se desgasta la manguera y pierda su flexibilidad, se deberá recalcular el volumen desplazado por la bomba. El tiempo en el que ocurra ese desgaste dependerá del material utilizado para el conducto y el espesor de las paredes del mismo. 3.6.3 Ajuste del caudal para las bombas peristálticas de laboratorio El caudal del líquido transportado por la bomba depende del diámetro interno de la manguera y de la velocidad de la bomba. Las bombas peristálticas cuentan siempre con el diámetro de manguera hecho a la medida, un ejemplo: Para mangueras con un diámetro interno comprendido entre 0.5 a 4 mm y con un espesor de pared de aproximadamente 1 mm; se obtuvieron mejores resultados con mangueras de silicona o materiales con elasticidad similar. Los botones de control de la velocidad permiten seleccionar la velocidad de rotación. La dirección de rotación puede ser seleccionada con el selector correspondiente. 3.7 LECCIÓN 27 BOMBAS DE TORNILLO Constan efectivamente de un tornillo tipo sinfín colocado en el interior de la carcasa de la bomba, que descansa en sus extremos sobre rodamientos. A pesar de ser baja en eficiencia y costosa, la bomba de tornillo es conveniente para las altas presiones (3000 psi), y entrega fluido con poco ruido o pulsación de presión. 3.7.1 Generalidades La línea de suministro está conectada en el centro de la cubierta de la bomba en algunas bombas (Figura 89 vista B). El líquido entra en el puerto de succión de la bomba, que se abre en compartimientos en los extremos del montaje del tornillo. Cuando los tornillos giran, el líquido fluye entre los filetes de la rosca en cada extremo del conjunto. Los filetes de rosca arrastran el líquido dentro de la cubierta del centro de la bomba hacia al puerto de descarga. Las bombas de tornillo están disponibles en variados diseños; sin embargo, todas funcionan de una manera similar. En una bomba de tornillo del tipo rotativo de desplazamiento fijo (parte A en la Figura 89), el líquido se impulsa axialmente en forma constante y uniforme mediante la acción de sólo tres partes móviles, un rotor motriz y dos rotores locos arrastrados por el primero. El rotor motriz es el único elemento impulsor, que se extiende fuera de la cubierta de la bomba para las conexiones de potencia a un motor eléctrico. Los rotores UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS locos giran libres y son arrastrados por el rotor motriz mediante la acción de los filetes de rosca que endientan entre sí. Figura 89 Bomba de Tornillo 3.7.2 Principio de operación El líquido bombeado entre los filetes de rosca helicoidales del rotor motriz y los rotores locos proporciona una película protectora para prevenir el contacto metal con metal. Los rotores locos no realizan ningún trabajo; por lo tanto, no necesitan ser conectados por engranajes para transmitir potencia. Los espacios intersticiales formados por el endentado entre los rotores dentro de la caja de la cubierta contienen el líquido que es bombeado. Mientras que los rotores dan vuelta, estos espacios se mueven axialmente, proporcionando un flujo continuo. El funcionamiento eficaz se basa en los factores siguientes: La acción de giro obtenida con el diseño de filetes de rosca de los rotores es responsable de la estabilidad misma de operación de la bomba. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS - La carga simétrica de presión alrededor del rotor motriz elimina la necesidad de cojinetes radiales porque no hay cargas radiales. El cojinete de bolas tipo cartucho en la bomba posiciona al rotor motriz para la operación apropiada de sellado. Las cargas axiales en los rotores creados por la presión de descarga son hidráulicamente equilibradas. La clave del funcionamiento de la bomba de tornillo es la operación de los rotores locos en sus soportes de la cubierta. Los rotores locos generan una película hidrodinámica para apoyarse en sus soportes como los cojinetes lisos. Puesto que esta película es autogenerada, la misma depende de tres características de funcionamiento de la bomba - velocidad, presión de descarga, y la viscosidad del fluido. La fuerza de la película es aumentada incrementando la velocidad de funcionamiento, disminuyendo la presión, o aumentando la viscosidad del fluido. Esta es la razón por la cual las capacidades de funcionamiento de la bomba de tornillo se basan en velocidad de la bomba, la presión de descarga, y la viscosidad del fluido. 3.8 LECCIÓN 28 BOMBAS DE PIÑONES O ENGRANAJES Corresponde al tipo de bomba rotacional de acción positiva de mayor uso en la industria de alimentos; contiene dos ruedas dentadas dentro de una carcasa; una de ellas es impulsada y la otra gira engranada con ella. El líquido es transportado en el espacio existente entre los dientes consecutivos, y luego es expulsado cuando se engranan los dientes. La bomba no tiene válvula alguna; Es una bomba de desplazamiento positivo y funciona incluso con altas presiones. El flujo de salida es más homogéneo que en el caso de una bomba recíproca. Es especialmente adecuada para líquidos alimentarios de alta viscosidad. 3.8 1 Cilindrada: Se refiere al volumen de fluido alimentario que la bomba puede entregar en cada revolución. C = π (D2 – d2) * I 4 Donde: C = Cilindrada D = Diámetro mayor del engranaje d = Diámetro menor del engranaje (33) UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS l = Ancho del engranaje 3.8 2 Bomba de engranajes rectos (spur gear pump) Las bombas de engranaje se clasifican como bombas de engranaje externas o internas. En bomba de engranaje externo, donde los dientes de ambos engranajes se proyectan hacia fuera de sus centros. Las bombas externas pueden utilizar engranajes cilíndricos, engranajes de dientes angulares, o engranajes helicoidales para mover el líquido. En bomba de engranaje interno, los dientes de un engranaje se proyectan hacia afuera, pero los dientes del otro engranaje proyectan hacia adentro hacia el centro de la bomba. Las bombas de engranaje interno pueden ser centradas o excéntricas. - Figura 90 Bomba de Engranajes externos Esta es una de los tipos más populares de bombas de caudal constante, Sobre todo si es de engranajes exteriores. En su forma más común, se componen de dos piñones dentados acoplados que dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo rígido. El piñón motriz está anclado sobre el árbol de arrastre accionando generalmente por un motor eléctrico. Las tuberías de aspiración y de salida van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El movimiento de rotación que el motor le provoca al eje motriz.). Figura 92 Bomba común de de Engranajes Las bombas corrientes de engranajes son de construcción simple. pero también se emplean engranajes helicoidales. arrastra al engranaje respectivo el que a su vez provoca el giro del engranaje conducido (segundo engranaje). Por efecto del hermetismo de algunas zonas. como el líquido alimentario que se encuentra en el depósito está a presión atmosférica. pero tienen el defecto de tener un caudal con pulsaciones. Cabe destacar un hecho al cual hay que poner atención contra el desarrollo de presiones excesivas que pueden presentarse por quedar alimento atrapado entre las sucesivas líneas de contacto de los dientes. Los engranajes son iguales en dimensiones y tienen sentido de giro inverso. se produce una diferencia de presión. Para evitar este inconveniente. templado y rectificado (profundidad de cementación 1 mm. la que permite el traslado del fluido desde el depósito hacia la entrada de la bomba (movimiento del fluido). en la entrada de la bomba se originan presiones negativas. Así los engranajes comienzan a tomar el alimento entre los dientes y a trasladarlo hacia la salida o zona de descarga. En la figura 91 se ve el corte de una bomba común de dos engranajes. simples o dobles. Con el movimiento de los engranajes. se . cuya ventaja principal es el funcionamiento silencioso a altas velocidades. Los piñones dentados se fabrican con acero Cr-Ni cementado. Los engranajes de este tipo de bomba generalmente son rectos. el alimento queda impedido de retroceder y es obligado a circular en el sistema. Estos agujeros se cruzan.m. las presiones pueden llegar a 70 kg/cm2 y aun valores superiores. con dientes corregidos platinas de bronce rectificadas. Por un lado. En los modelos equilibrados.500 r. El número de revoluciones para las bombas de dientes rectos es generalmente de 900 a 1500 r. el número de revoluciones puede llagar hasta 2. En los modelos muy perfeccionados. causan choques hidráulicos y un ruido considerable.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS realiza un pequeño fresado lateral que permite el escape del alimento comprimido. pero aumenta considerablemente con el crecimiento de la velocidad y de la presión.m. Este ruido es más amortiguado cuando se emplean alimentos viscosos. Las velocidades de salida no deben ser mayores que 5 m/seg. es aumentar considerablemente el volumen de la cámara de aspiración El ruido de funcionamiento de la bomba se reduce así considerablemente.p. Presiones mayores en este tipo de bombas ocasionan ruidos muy molestos de funcionamiento y trepidaciones perjudiciales en el circuito.p.p. En caso contrario los espacios mal llenados provocan la formación de vapores del alimento. Por otra parte. ya sea hacia la salida o hacia la aspiración. Para equilibrar los piñones de las bombas de engranajes desde el punto de vista hidráulico. eliminación de la compresión de aceite entre los dientes en contactos. todo lo cual hace aumentar el peso de la bomba. Para obtener un llenado correcto hay que evitar en las tuberías de aspiración velocidades del alimento superiores a 2 m/seg. los refuerzos radiales elevados necesitan rodamientos o cojinetes de grandes dimensiones. Un recurso que da buen resultado. la velocidad puede llegar hasta 1800 r. En las bombas de dentado helicoidal ya sea simple o compuesta.m. . los cuales al ser comprimidos. En las bombas de engranajes de construcción corriente el alimento ejerce una presión radial considerable sobre los piñones lo que provoca la deformación de los árboles el aumento disimétrico del juego y por consiguiente el aumento de las fugas. Es importante que los huecos entre dientes se llenen completamente con el alimento durante la aspiración. existen dos modos diferentes. pero no se cortan. se realizan en los piñones dentados (que a este efecto deben tener números pares de dientes) pequeños agujeros diametrales que atacan los vacíos de los dientes. el flujo de la descarga es más estable. Figura 93 Bomba de engranajes bihelicoidales 3. Debido a ésta mayor estabilidad de descarga en la bomba helicoidal. por lo tanto. . El líquido se bombea de manera semejante a la bomba de engranajes rectos. en la bomba de engranajes bihelicoidales. Esta sobreposición y el espacio relativamente más grande en el centro de los engranajes tienden a reducir al mínimo las pulsaciones y a dar un flujo más constante que la bomba de engranajes rectos.8 3 Bomba de engranajes bihelicoidales La bomba de engranajes bihelicoidales (Herringbone Gear Pump en Inglés) (ver Figura 92) es una modificación de la bomba de engranajes rectos. los engranajes se pueden diseñar con una pequeña cantidad de dientes grandes permitiendo así un incremento en la capacidad sin sacrificar la estabilidad del flujo. la sobreposición de descargas sucesivas desde los espacios entre los dientes es incluso mayor que la producida en la bomba de engranaje bihelicoidal. cada juego de dientes comienza su fase descarga de fluido antes de que el juego anterior de dientes haya terminado su fase de descarga. Debido al diseño helicoidal del engranaje.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. Sin embargo.8 3 Bomba de engranajes helicoidales La bomba de engranaje helicoidal sigue siendo otra modificación de la bomba de engranaje recto. localizados en el compartimiento de la bomba. Esta bomba consiste en un par de elementos con forma de engranaje. Figura 94 Bomba de engranajes helicoidales 3. La forma del diente de cada engranaje se relaciona con la de la otra de una manera tal que cada diente del engranaje interno esté siempre en contacto con la superficie del engranaje externo. El engranaje interno está conectado con el eje motriz de la fuente de potencia de la bomba. porque el material extraño en el líquido estaría presente sobre las superficies de contacto.8 4 Bomba de engranajes internos centrados Otro diseño de bomba de engranaje interno se ilustra en las vistas laterales de la Figura 95.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los engranajes de bombeo de este tipo de bomba son movidos por un sistema de engranajes de sincronización e impulsión que ayudan a mantener el espacio intersticial requerido sin el contacto metálico real de los engranajes de bombeo. Embalajes adecuados se utilizan para prevenir fugas alrededor del eje.) Los rodamientos de rodillos en ambos extremos de los ejes de engranaje mantienen la alineación apropiada y reducen al mínimo la pérdida de fricción en la transmisión de la potencia. . sin embargo. causaría un acelerado desgaste de los dientes. La operación de este tipo de bomba de engranaje interno se ilustra en las vistas laterales A Y B. (El contacto metálico entre los dientes de los engranajes de bombeo proporcionaría un sello más estrecho contra el resbalamiento. Cada diente del engranaje interno endienta con el engranaje externo en apenas un punto durante cada revolución. Para simplificar la explicación. uno dentro del otro. Observe que el engranaje interno tiene un diente menos que el engranaje externo. los dientes del engranaje interno y los espacios entre los dientes del engranaje externo se numeran. el diente 6 del engranaje interno endentará con el espacio 7 del engranaje externo. En un lado del punto de acoplamiento entre dientes.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 95 Mecanismo de una Bomba de engranajes helicoidales En la Figura 95. este punto está en la vista B secuencia A. los bolsillos en el lado derecho están aumentando de tamaño hacia la parte inferior lado derecho de la vista. el diente 1 endentará con el espacio 2. En la vista B extremo derecho de la Figura. mientras que los mismos en el lado izquierdo están disminuyendo de tamaño en dirección hacia la parte superior. mientras que en el otro lado los bolsillos disminuyen de tamaño. a diferencia de lo que se presenta en las vistas A y B de la Figura. el diente 1 del engranaje interno está endentado con el espacio 1 del engranaje externo. se ve que la entrada de líquido a la bomba y la descarga de fluido aparecen invertidas. el engranaje externo girará en apenas seis sextos la velocidad del engranaje interno. bolsillos de tamaño cada vez mayor se forman al momento en el que los engranajes giran. . Consecuentemente. y durante la revolución siguiente. En la vista Central de la Figura 95. el diente 5 con el espacio 6. A medida que los engranajes continúan girando en una dirección a la derecha. la entrada de la bomba está al lado derecho por y la descarga a la izquierda. En la vista B secuencia C el diente 1 endentará con el espacio 3. y así sucesivamente. En la vista B secuencia B. si el aire está en reposo. Es la suma algebraica de las presiones dinámica y estática en un punto determinado. . cumple con: .9 LECCIÓN 29 VENTILADORES 3. .2 Leyes que gobierna el ventilador De manera similar que en el caso de las bombas.9. un ventilador. Presión dinámica: Presión del aire debida solo a su movimiento.pe1/ pe2 = (n1/ n2)2.Q = Caudal . bajo la forma de aumento de presión.9.n= Velocidad de giro (rpm) (34) (35) (36) . La presión dinámica puede ser solo positiva. Por lo tanto. Donde . si se mantiene constante la densidad del aire. Presión estática: Presión del aire debida solo a su grado de compresión. se establecen algunos elementos conceptuales de gran significancia para el Ingeniero de Alimentos a la hora de seleccionar un ventilador o de dirigir la puesta en marcha y correcta operación del equipo: Caudal: Flujo volumétrico determinado para la densidad del aire.1 Generalidades Se define como aquella maquina rotativa que transmite energía al fluido que circula por ella. en un sistema dado. Presión total: Presión del aire debida a su compresión y movimiento. En el ventilador será la correspondiente al promedio de las velocidades a la salida del ventilador.Q1/ Q2 = n1/n2. Puede ser positiva o negativa. 3.pe = Presión estática .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. En el ventilador es la diferencia entre la presión estática de salida y la presión total a la entrada.hp1/ hp2 = (n1 / n2)3. la presión total es igual a la presión estática.hp= Potencia absorbida . En el ventilador será la diferencia entre las presiones totales determinadas a la salida y a la entrada del mismo. Por su construcción es apto para intercalar en conductos. pues el flujo a la salida tiene una trayectoria con esa forma.3.9. Suelen sub-clasificarse. Se suelen llamar helicoidales. También se utiliza en algunos sistemas industriales como cabinas de pintura y extracciones localizadas de humos.1 Ventiladores axiales: Son aquellos en los cuales el flujo de aire sigue la dirección del eje del mismo. de la siguiente manera: HELICOIDAL: Ventiladores aptos para mover grandes caudales de aire con bajas presiones. pero con la ventaja de tener un flujo más uniforme y la posibilidad de obtener presiones mayores. Utilizados con objetivo de renovación de aire. . Son de bajo rendimiento. Con velocidades periféricas medianamente altas son en general ruidosas. CENTRIFOIL: Se trata de un ventilador con rotor centrífugo pero de flujo axial. Se utiliza en instalaciones de ventilación. VANE AXIAL: Con diseños de palas AIRFOIL. calefacción y aire acondicionado que requieran altos caudales con presión media a baja. En líneas generales son aptos para mover grandes caudales a bajas presiones.3 Clasificación de Ventiladores Los ventiladores se dividen en dos grandes grupos: 3. por la forma de su envolvente. Las palas pueden ser fijas o de ángulo ajustable Tiene aplicaciones similares a los TUBE AXIAL. La transferencia de energía se produce mayoritariamente en forma de presión dinámica. Es decir reúne las ventajas del ventilador centrífugo y la facilidad de montaje de un axial con el consiguiente ahorro de espacio. permiten obtener presiones medias y altas con buenos rendimientos. Las mismas aplicaciones que el ventilador VANE AXIAL. TUBE AXIAL: Tienen rendimiento algo superior al anterior y es capaz de desarrollar una presión estática mayor. Se aplica en circulación y extracción de aire en bodegas industriales.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. Se instalan en pared sin ningún conducto. Para una determinada prestación es relativamente más pequeño que el ventilador centrifugo equiparable.9. 9. Con palas radiales: Rotor de palas radiales. Es muy resistente mecánicamente. apto para caudales altos y bajas presiones. Se le puede aplicar recubrimientos especiales anti-desgaste. La potencia aumenta de forma continua al aumentar el caudal. También se emplea en aplicaciones industriales de alta presión. calefacción y aire acondicionado de baja presión. entre la entrada y salida. de la siguiente manera: Con aspas Curvadas hacia adelante: Rotor con palas curvadas hacia adelante. Para un mismo caudal y un mismo diámetro de rotor gira a menos vueltas con menor nivel sonoro. en un ángulo de 90°. Se utiliza en instalaciones de ventilación. Es el diseño más sencillo y de menor rendimiento.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 96 Tipos de ventiladores 3. Se suelen subclasificar.3.2 Ventiladores centrífugos: Son aquellos en los cuales el flujo de aire cambia su dirección. según la forma de las palas o álabes del rotor. . Empleado básicamente para instalaciones industriales de manipulación de materiales. El diseño le permite ser autolimpiante. y el rodete puede ser reparado con facilidad. No es autolimitante de potencia. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías. Radial tip: Rotores de palas curvadas hacia delante con salida radial. En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red. También puede ser usado en aplicaciones industriales. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Airfoil: Similar al anterior pero con palas de perfil aerodinámico.10 LECCIÓN 30 COMPRESORES 3. Son una variación de los ventiladores radiales pero con mayor rendimiento. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores.1 Generalidades Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Como los radiales estos ventiladores son aptos para trabajar en aplicaciones industriales con movimiento de materiales abrasivos. pero con un mayor rendimiento. Es el de mayor rendimiento dentro de los ventiladores centrífugos. Se emplea para ventilación. Es de alto rendimiento y autolimitador de potencia.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Con palas inclinadas hacia atrás: Rotor de palas planas o curvadas inclinadas hacia atrás.10. puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. 3. calefacción y aire acondicionado. con ambientes corrosivos y/o bajos contenidos de polvo. al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente. Puede girar a velocidades altas. Es autolimitante de potencia. con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Con construcciones especiales puede ser utilizado en aplicaciones con aire sucio. es necesario sobredimensionar la instalación. Es muy importante que el aire sea puro. Aptos para trabajar con palas antidesgaste. Son autolimpiantes. La potencia aumenta de forma continua al aumento del caudal. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá . Es utilizado generalmente para aplicaciones en sistemas de HVAC y aplicaciones industriales con aire limpio. Por ello. 10.100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar). La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético.1 Compresores de émbolo o de pistón Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento.10.2. donde se reduce luego el volumen.2 Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro. Figura 98 Compresor de émbolo oscilante . El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina). Es apropiado para comprimir a baja. 3. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS una larga duración. se pueden emplear diversos tipos de construcción. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. Figura 97 Clases de ventiladores El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. 3. media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 . por lo que disminuye la presión interna. para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. cerrándose la válvula de aspiración y disminuyendo el volumen disponible para el aire. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor. sus compresores no utilizan aceite lo que los hace muy apetecibles para la industria de Alimentos. más pequeño. es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo. Una vez que el pistón ha llegado al punto muerto inferior inicia su carrera ascendente. en conformidad con la relación. se fabrican de una etapa hasta presiones de 5 bar.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Este compresor funciona en base a un mecanismo de excéntrica que controla el movimiento alternativo de los pistones en el cilindro. esta situación origina un aumento de presión que finalmente abre la válvula de descarga permitiendo la salida del aire comprimido ya sea a una segunda etapa o bien al acumulador. Algunos fabricantes ya están usando tecnología denominada libre de aceite. Cuando el pistón hace la carrera de retroceso aumenta el volumen de la cámara. 3 o más etapas. que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. de dos etapas para presiones de 5 a 10 bar y para presiones mayores. dada su capacidad de trabajar en cualquier rango de presión. esto a su vez provoca la apertura de la válvula de admisión permitiendo la entrada de aire al cilindro. Normalmente. Para obtener el aire a presiones elevadas. El volumen de la segunda cámara de compresión es. seguidamente se refrigera. vale decir. y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: Tabla 12 presiones de trabajo de un compresor de acuerdo al número de etapas . Es el compresor mas difundido a nivel industrial. 2. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo.pistón. El movimiento obtenido del motor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 3. Esta acción somete a la membrana a un vaivén de desplazamientos cortos e intermitentes que desarrolla el principio de aspiración y compresión.10. Figura 99 Compresor de émbolo rotativo 3. el aire comprimido estará exento de aceite. en todo caso. Por tanto. acciona una excéntrica y por su intermedio el conjunto biela .3 Compresor de Diafragma (Membrana) Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo.2.2 Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. .10. el aire no entra en contacto con las piezas móviles. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. 2. el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado.5 Compresor de tornillo helicoidal. Tiene la ventaja de generar grandes cantidades de aire pero con vestigios de aceite.2. el aire comprimido resulta de una mayor pureza.10. la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. por lo que lo hace especialmente aplicable en industrias alimenticias. Los ciclos se traslapan. Los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus perfiles y de ese modo se logra reducir el espacio de que dispone el aire. las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter. por su limpieza y capacidad. al mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica las válvulas y elementos de control y potencia.6 Compresor Roots En estos compresores. su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas.4 Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. 3. químicas y hospitales. Entrega caudales y presiones medios altos (600 a 40000m³/h y 25 bar) pero menos presencia de aceite que el de paletas. Cuando el rotor gira. Esta situación genera un aumento de la presión interna del aire y además por la rotación y el sentido de las hélices es impulsado hacia el extremo opuesto.10. y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente. ni tampoco con la carcasa.10.2. 3. farmacéuticas. . El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. estos no se tocan entre sí.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Debido a que el aire no entra en contacto con elementos lubricados. por lo que en aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidad presta un gran servicio. En el lado de impulsión. A fin de evitar el desgaste de los tornillos. de dos ejes Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. 3. con lo cual se logra un flujo continuo. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas. Ampliamente utilizado en la industria de la madera. lo cual obliga a utilizar un mecanismo de transmisión externo que permita sincronizar el movimiento de ambos elementos. 3.2 Compresor Radial En este caso.3. 3. se le ofrece al aire un mayor espacio de modo que obligan a una reducción de la velocidad. hasta encontrarse con la pared o carcasa que lo retorna al centro. Por efecto de la rotación. Esta reducción se traduce en una disminución de la energía cinética. el aire en circulación regresa de nuevo al eje.3. ya que por la forma de los elementos y la acción del roce no es conveniente que los émbolos entren en contacto.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Como ventaja presenta el hecho que puede proporcionar un gran caudal.10. Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales (200. lo que se justifica por haberse transformado en energía de presión. . La rotación acelera el fluido en el sentido axial comunicándole de esta forma una gran cantidad de energía cinética a la salida del compresor. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Se fabrican de tipo axial y radial. La rotación de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo.3 Turbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos. mover gran cantidad de aire. su uso es muy limitado.000 m³/h) con flujo uniforme pero a presiones relativamente bajas (5 bar). Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión. con la diferencia que en este caso el fluido es impulsado una o más veces en el sentido radial.1 Compresor Axial El proceso de obtener un aumento de la energía de presión a la salida del compresor se logra de la siguiente manera. y son muy apropiados para grandes caudales. 3. El accionamiento también se asegura exteriormente. cambiando su dirección.000 a 500. el aumento de presión del aire se obtiene utilizando el mismo principio anterior.10.10. Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial hacia afuera. y por la forma constructiva. los álabes comunican energía cinética y lo dirigen radialmente hacia fuera. lo que lo hace especial para empresas que requieren soplar. Desde aquí se vuelve a acelerar hacia afuera. por lo cual el compresor es de tres etapas. lo que se traduce en la transformación de presión. Este proceso se realiza tres veces. El flujo obtenido es uniforme. Se logran grandes caudales pero a presiones también bajas. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En esta parte del proceso el aire dispone de un mayor espacio disminuyendo por tanto la velocidad y la energía cinética. Definir el termino maquinaria y equipos de la industria alimentaria ¿Cuál es la diferencia entre los diferentes tipos de equipos según su clase? 2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS ACTIVIDAD 1 1. ¿ Describir dos aplicaciones de Maquinaria y equipos de la industria alimentaria en el manejo de de alimentos fluidos 7. ¿Pueden simular aplicaciones de Maquinaria y equipos de la industria alimentaria en el manejo de de alimentos utilizando virtual plant? ¿podrían llegar a hacerlo? Explique su respuesta. Definir e identificar tipos de Maquinaria y equipos de la industria alimentaria 3. 4. Identificar tres ejemplos de recibimiento. 5. clasificación y separaciones de Maquinaria y equipos de la industria alimentaria. ¿Defina maquinaria y equipos aplicados en la transferencia de momentum en los procesos de producción de alimentos? Proporcione tres ejemplos de uso. selección. . ¿Qué clase de Maquinaria y equipos de la industria alimentaria se utiliza en el manejo de alimentos sólidos 6. 6 Edición. Walter Driedger 6.Messina . enero de 1981 5. Pump Handbook” . Las bombas centrífugas en las condiciones de operación de fuera de diseño".com. Glover 4. “El control de bombas centrífugas". 1975. Mayo. Karassik 3. Trouble shooting Process Operations”. Igor j.sapiensman. Karassik .com/neumatica/mapadelsitio. Paul cooper Charles C.htm . Travis F. Técnico Publishing Co.ar/spanish/herramientas/teoria_de_los_ventiladores. julio de 1995.Lieberman. junio de 1987. 3RD Edition 1991.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Bibliografía y Cibergrafia Unidad 1 1. La comprensión del NPSH de las bombas". Third Edition . Departamento de Refinación. API Estándar de 610. Mike Sondalini 7. Bombas centrífugas para servicios de refinería General". Norman P. Procesamiento químico de abril. Joseph P. Igor J.htm http://www.Heald http://www. Procesamiento de hidrocarburos.chiblosa. No hacer funcionar las bombas centrífugas hacia el lado derecho de la curva". PennWell Libros 2. a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío. consumos y mantenimiento. alivio de tensiones. revenidos. tratamientos térmicos y otros. electrodos. Están previstas para temperaturas de hasta 500 ºC con recirculación de aire o sin recirculación y con solera móvil 4. Se Incluyen en este epígrafe los equipos utilizados en procesos de secado o tratamientos hasta 600 ºC. repetitividad de los procesos con economía de costos. Entre otros. desgasificación. envejecimiento acelerado. dilataciones controladas para encasquillado. se disponen de las siguientes tipos de estufas: * Estufas de uso general * Secaderos * Estufas de recirculación de aire * Placas calefactoras * Estufas de secado de electrodos * Secadores rotativos 4.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS UNIDAD 2 MAQUINARIA Y EQUIPOS TRANSFERENCIA DE CALOR CAPITULO 4 EQUIPOS PARA CALEFACCION 4. . productos químicos. se aplica para hornos que operen a baja temperatura. También se utilizan en procesos como el curado de la silicona. En los procesos de deshidrogenación. con un tratamiento especial anticorrosivo. con avanzado diseño y pintura epoxídica en diferentes tonos. entre otros. de gran robustez y ligereza. con gran homogeneidad y estabilidad de la temperatura.2 Construcción Se presentan en un mueble de construcción metálica. Estos equipos se utilizan. lo que le confiere una larga vida y un acabado estético.1 LECCION 31 ESTUFAS UTILIZADOS EN ALIMENTOS EN LA El término “Estufas”. el teflón o las resinas epoxídicas. Otra utilización de estos equipos se encuentra en la industria del plástico o las artes gráficas. en procesos de secado de pinturas.1.1 Características Son de calentamiento rápido.1. normalmente hasta 500-600ºC. La puerta puede ser de abertura lateral.1. El correcto aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo. el voltaje se prevé a 230 V 2 fases en maniobra y 230 o 400 V en potencia. La expulsión de los gases se efectúa mediante una chimenea regulable a voluntad.1.3 Controles de funcionamiento El cuadro de control y maniobra contiene los elementos necesarios para programar y mantener una temperatura cualquiera.1. En el caso de estufas eléctricas. Figura 100 Estufa 4. de una o dos hojas. detención. 4. control de velocidad de calentamiento y otros controles. 4.4 Aislamiento El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico.5 Calentamiento Normalmente para este tipo de equipos el calentamiento se hace mediante el uso de resistencias: Las resistencias eléctricas están colocadas en los laterales del horno e incorporadas a una masa de hormigón refractario especial que permite una gran uniformidad en la temperatura y las protege de la agresión de los posibles gases desprendidos por la carga durante su horneado y resguarda así . Se pueden incluir bandejas. con cierre de laberinto. soportes u otros elementos para facilitar la carga y descarga. Al cual puede adaptarse otro tipo de control para puesta en marcha.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Interiormente son de acero dulce tratado para temperaturas de hasta 300 ºC y de acero AISI 304 para temperaturas superiores. dependiendo las exigencias del proceso. La regulación de temperatura se realiza mediante un pirómetro. Todo el circuito eléctrico deberá estar debidamente protegido con conductores ampliamente dimensionados. cuidadosamente dispuestas en estratos a fin de reducir las pérdidas de calor. de fácil sustitución con conexionado frío en la puerta posterior del horno. L. • Incineradores. HORNOS DE ARCO HORNOS DE INDUCCION HORNOS DE LLAMA HORNOS ELECTRICOS .2 LECCION 32 HORNOS Se entiende por hornos industriales los equipos o dispositivos utilizados en la industria. protegida por cárter. • Tratar térmicamente para impartir determinadas propiedades • Recubrir con otros elementos. • Procesos para recocer materiales. equipos destinados a la combustión y eliminación de residuos. operación que se facilita frecuentemente operando a temperatura superior a la del ambiente. u otro combustible.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS mismo a las paredes del horno de golpes y rozadura durante la carga y descarga de los equipos que contienen los alimentos para su cocción. En algunos tipos de estufas los calefactores son blindados con aletas radiadoras. • Ablandar para una operación de conformación posterior. El objeto de este calentamiento puede ser muy variado. Eventualmente el calentamiento puede ser mediante G. con diversos tipos: HORNOS VERTICALES O DE CUBA HORNOS DE BALSA HORNOS ROTATORIOS HORNOS TUNEL HORNOS DE RESISTENCIAS. P. por ejemplo: • Preparación de alimentos a altas temperaturas para conferirle características especiales • Hornear todo tipo de elementos para lograr un acabado final de lata durabilidad y estética • Fundir materiales. Normalmente se construyen ampliamente sobredimensionadas. lo que garantiza una larga vida. La forma de calentamiento da lugar a la clasificación de los hornos en dos grandes grupos. 4. en los que se calientan las piezas o elementos colocados en su interior por encima de la temperatura ambiente. o placas calefactoras en función de las dimensiones de la estufa. el material a tratar y la temperatura de trabajo. Hornos de túnel.2. La puerta normalmente es de accionamiento manual (puede construirse con accionamiento neumático o eléctrico) y de perfecto ajuste sobre un marco refractario.Hornos de cuba. a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío. .Hornos de solera. .Hornos de solera móvil.Hornos de crisol. de gran robustez y ligereza.Hornos rotativos.Hornos de soleras múltiples. el cual también puede darse en los hornos eléctricos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En los hornos de llama se hace referencia al tipo de recinto. los hornos eléctricos de resistencia según el tipo de recinto pueden ser: . 4.Hornos de mufla. .Hornos de solera giratoria. . . .1 Descripción de un horno para la Industria alimentaria Un horno se presenta en un atractivo mueble de construcción metálica. Así. . .Hornos de balsa. . con un avanzado diseño y pintura epoxídica de agradables tonos. que le proporcionan una larga vida y un acabado estéticamente agradecido. asegurado por una junta recambiable de fibra cerámica. Figura 101 Hornos . con un tratamiento especial anticorrosivo. 3 Aislamiento El aislamiento se realiza mediante fibras cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífico.) o frío.2. gas o gas– oxígeno. 4. ricas en esteres que son de olor agradable y efecto antibiótico.2. Un buen aislamiento permite un ambiente fresco de trabajo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 4. arco. Eventualmente se utilizan ladrillos o placas en la primera cara. este puede ser caliente (procurando que la cámara alcance temperaturas de hasta 60º C. cuidadosamente dispuestas en estratos para reducir las pérdidas de calor. siendo recomendadas maderas dulces. Dependiendo del alimento que se quiera ahumar. en la industria alimentaria existe uno de gran utilización en la elaboración de alimentos procesados y “carnes listas” para el consumo: el Horno para ahumar el cual se describe a continuación. proporcionándoles muy buen sabor y olor a la vez que los preserva de la descomposición. Éstos se liberan al quemar las maderas y se adhieren y penetran a los alimentos. con preselección de temperatura y un termopar incorporado al horno.2 Control de temperatura El control de temperatura se consigue mediante un equipo automático de regulación. Hornos para ahumar El Proceso de Ahumado El ahumado es una de las técnicas de conservación de los alimentos más antigua. 4.2.4 Calentamiento El calentamiento se realiza mediante resistencias eléctricas. El ahumado en caliente se emplea para .5 Tipos de Hornos Existen diferentes tipos de hornos de acuerdo con las necesidades de proceso.2. en función de las temperaturas a alcanzar 4. una gran rapidez para alcanzar la temperatura programada y un considerable ahorro energético. Este método consiste en exponer a los alimentos al humo que producen al quemarse algunas maderas como las del pino o roble. sin que se eleve demasiado la temperatura. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS alimentos crudos y no salados como algunos pescados de talla pequeña y el frío para piezas grandes y saladas. la primera es la cámara de ahumado. siendo corta para piezas pequeñas. Figura 102 Horno para ahumar Un factor importante a considerar es la duración de la exposición al humo. donde se introducen los alimentos para que tengan contacto con el humo y la segunda es el hogar donde se quema la madera para la producción de humo. La cámara tiene una salida regulable de humos en su parte superior y en su interior se introducen los alimentos a ahumar por la puerta . Cámara de ahumado La cámara de ahumado es un recinto alimentado por la salida de humos y situado encima del hogar. Figura 103 Esquema ahumadero Un ahumadero está compuesto por dos partes principales. o de larga para piezas grandes. con un tratamiento especial anticorrosivo. de una o dos hojas. El hogar del Horno de Ahumado El hogar consta de una placa metálica calentada por resistencias donde se coloca la madera a quemar a través de una puerta de fundición de hierro. con cierre de laberinto. Las dimensiones de la cámara serán las adecuadas para contener la producción deseada. Los alimentos normalmente se cuelgan en el interior de la cámara con diferentes accesorios o se colocan sobre bandejas. La puerta es de abertura lateral. Interiormente son de acero. Construcción del Horno de Ahumado De construcción metálica. El hogar se controlará mediante el registro de entrada de aire para que la combustión se produzca en presencia mínima de aire. . La expulsión de los gases se efectúa mediante una chimenea regulable a voluntad. Algunos Hornos disponen de una caja metálica dónde se colocan las resistencias y el aserrín de roble u otros materiales que producen los humos necesarios para ahumar los alimentos. lo que le confiere una larga vida y un acabado estético. El humo en la cámara se extrae por la chimenea y los alimentos. a partir de chapas y perfiles de acero laminado en frío. El humo producido recorre la cámara de ahumado por convección natural. soportes u otros elementos para facilitar la carga y descarga. que se encuentran colgados en su interior. una vez terminado el proceso. con avanzado diseño y pintura epoxídica. Controles de funcionamiento El cuadro de control y maniobra contiene los elementos necesarios para programar y mantener una temperatura cualquiera. donde tiene contacto con los alimentos. produciendo humo. se extraen por la misma puerta de entrada. para que la cantidad de humo producida sea alta y la temperatura del mismo no sea excesiva Funcionamiento del Horno de Ahumado La madera a quemar es calentada por las resistencias. de gran robustez y ligereza.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS habilitada para ello. provisto de bandejas. que permite una gran uniformidad en la temperatura y las protege de la agresión de los posibles gases desprendidos por la carga y resguarda así mismo a las paredes del horno de golpes y rozadura durante la carga y descarga. cuidadosamente dispuestas en estratos a fin de reducir las pérdidas de calor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Dispone de dos controles de temperatura.6 Factores para una elección correcta de un horno Para la correcta elección de un horno para en la Industria alimentaria. El perfecto aislamiento conseguido permite un ambiente fresco de trabajo. situadas en la caja metálica que quema el aserrín para producir los humos y las de calentamiento del horno que están colocadas en las paredes laterales del horno e incorporadas a una masa de material refractaria especial. deben tenerse en cuenta diversos factores que pueden agruparse según los tres criterios principales siguientes: .Requerimientos y datos del usuario. . L. uno en una caja de inoxidable dónde controlamos y visualizamos en todo momento la temperatura de las resistencias que queman el aserrín para producir los humos. para. Aislamiento del Horno de Ahumado El aislamiento se realiza mediante fibras minerales y cerámicas de baja masa térmica y gran poder calorífugo.Posibilidades tecnológicas del constructor. puede adaptarse otro tipo de control para puesta en marcha. .Carga a tratar: . Todo el circuito eléctrico deberá estar debidamente protegido con conductores ampliamente dimensionados. Calentamiento del Horno de Ahumado Normalmente se Tienen dos conjuntos de resistencias. lo que garantiza una larga vida.Exigencias y posibilidades económicas. u otro combustible. Eventualmente el calentamiento puede ser mediante G. P. Todo el proceso se controla por un reloj que cuenta el tiempo de proceso y para el horno al final de dicho tiempo. . El otro actúa sobre las resistencias de la cámara indicando y regulando la temperatura de la cámara del horno.2.Resolver un problema concreto de fabricación en un contexto del proceso.Naturaleza y forma de la carga . control de velocidad de calentamiento. 4. La electrificación normalmente es de 220 Voltios tres fases en maniobra y 220 Voltios o 440 Voltios en potencia. . vapor de agua. Es adecuado para la deshidratación de hortalizas. aire comprimido. semanas. .El entorno/ambiente general. densidad aparente y real) . -Exigencias de fabricación. secado de frutas y todo tipo de material que necesita mucho tiempo de secado y calcinado. etc.Utilización del equipo (horas.Producción.Naturaleza del material (emisividad. .Posibilidad de dividir la producción en varios hornos . máxima y mínima . días. . etc.Producción horaria o por ciclo/carga .). Estos hornos son de fácil manejo y bajo mantenimiento.Cualificación del personal de explotación y su disponibilidad. lo que garantiza la ausencia de problemas en su larga vida operativa. El Horno Túnel es un modelo de Horno que incorpora las más modernas técnicas de calentamiento. .) y la salida de fluentes (agua. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS . su forma constructiva especial es de forma de túnel.Tratamiento: . Si se instala el horno dentro de un proceso concreto de fabricación. vapor. calor específico. .3 LECCION 33 HORNOS TUNELES Como su nombre lo indica.) 4. etc. .El proceso de fabricación en el que se inserta el horno (operaciones anteriores y posteriores.Presencia o no de atmósfera controlada. .Temperatura inicial. El alimento en la medida en que avanza dentro del horno Túnel sufre una serie de transformaciones requeridas de acuerdo a las necesidades del proceso y las especificaciones de calidad del producto. . nitrógeno.Precisión de temperatura requerida .Características de la energía disponible.Posibilidades de fluidos auxiliares (agua. donde la carga viaja de un extremo a otro del horno sobre una cinta transportadora. El Horno Túnel tiene características de capacidad de carga grande y fácil de operar.Posibilidades de mantenimiento y nivel del personal.Ciclo temperatura-tiempo . hay que tener en cuenta: .Temperatura normal de utilización del horno. condiciones de preparación de las cargas). componiéndose cada grupo de un quemador. Muy indicados para productos como pan. . biscotes. formando un sistema de calentamiento con un tiro constante.3. se disponen de varios tipos de horno túnel. Esta construido mediante una estructura metálica con una envoltura desmontable.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Estos hornos están diseñados para cubrir cualquier necesidad de fabricación en las industrias panificadoras y reposteras.1 Tipos de Hornos Túneles Dependiendo de las necesidades del proceso alimentario a surtir. a continuación se describen los más utilizados en la Industria Alimentaria Hornos Túnel Cinta-Red Este tipo de horno túnel consta de uno o varios grupos de calentamiento dependiendo de su longitud. pan tostado. dependiendo de la altura del producto a cocer. la cubierta es de chapa galvanizada. radiadores y un ventilador de circulación. croissant y galletas Figura 104 Hornos túneles 4. Las puertas de entrada y salida son ajustables en sentido vertical. pan de molde. Las paredes laterales pueden ser de PVC o de acero inoxidable en el exterior y galvanizados interiormente. La entrada y salida del horno son de acero inoxidable. consiguiéndose con ello un importante ahorro energético. Horno Túnel Automático Dependiendo del tipo de banda y del producto a cocer. puede darse el caso de tener un accionamiento manual. se garantiza el alineamiento de la misma a través de un centrador automático. Está dotado de un equipo de aireación que se suministra como opción en los hornos túnel automático. Mediante este sistema de calentamiento indirecto quedan totalmente separados de la cámara de cocción los gases de calentamiento. El horno está dividido en varias zonas de regulación independiente. Es aquí donde mezclándose con los gases calientes recién producidos por el quemador son enviados nuevamente a los radiadores para calentar la cámara de cocción. para evacuación del vapor y los gases generados. los gases de calentamiento transmiten su calor a la cámara de cocción. en tanto que un ventilador de circulación los lleva de nuevo a la cámara de combustión. existiendo la opción de accionamiento automático. a la cámara de cocción. es decir. no entran en contacto con el producto. así como las ventanas de observación del producto. regulables en capa y en suelo. se instalan todos los tiros de regulación de calor en techo y suelo. Se crea así un flujo interno de aire turbulento logrando una mayor homogeneidad de la cocción del producto. Figura 105 Control de Proceso de un Horno Túnel Automático . el cual puede ser indistintamente derecho o izquierdo. tiene la función de aspirar el aire caliente de la cámara e impulsarlo. dependiendo su número de la longitud del horno.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En el lado de servicio del horno. Al recorrer los radiadores superiores e inferiores. a través de una serie de conductos laterales construidos en acero inoxidable. nuevamente. • Tensor hidráulico.termopan.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La temperatura de los gases del quemador es controlada constantemente a través de un dispositivo de regulación para ajustarse a la consigna de temperatura deseada para cada tipo de producto. • Zonas de calor independientes. – Cinta con guías. • Quemadores modulantes. • Equipamiento de turbulencias.pdf • Superficie de cocción: Depende del largo y ancho de la cámara de cocción • Calentamiento: Gas Natural o Gasoil • Sistema de calefacción: Ciclothermica • Ancho de la cinta-red: desde 1650 mm hasta 3. • Temperatura de cocción hasta 350 ºC. . – Piedra refractaria Horno Túnel Tipo Cinta metálica sin guías Permite la cocción del producto sobre la propia cinta.Cinta sin guía. • Centrador automático.net/~termopan/catalogos/catalogo%20cinta-red. gracias a su trama compacta. • Posibilidad de acabado en acero inoxidable.750 mm. Figura 106 Estructura de un Horno Túnel Automático http://www. • Tres opciones de cintas: . • Velocidad de la cinta: Ajustable • Ancho de piedra: a partir de 2000 mm (aumentando en 500mm cada vez) • Largo de la cámara de cocción cinta-red: desde 9 metros • Alto de la cámara de cocción cinta-red: estándar 260 mm • Carga en cinta: hasta 100 kg/m2 (en casos especiales incluso mayor) • Regulación de temperatura independiente en la parte superior e inferior del horno. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 107 Cinta de movimiento Cinta metálica guiada Ideal para la cocción de productos en moldes. debido a las guías que posee la cinta en los tambores principales de la entrada y la salida del horno. o Cinta de solera refractaria Ideal para determinados productos. no siendo necesario ningún sistema de centrado para la cinta. Combina las bondades de los hornos de solera. con la productividad de los hornos túnel Figura 108 Cinta de solera refractaria . que necesitan condiciones especiales en la parte inferior del producto. La velocidad de la banda se puede variar. pudiendo ajustarse con facilidad la intensidad de vaporización a los requisitos del producto a cocer. dependiendo de la longitud del horno. con el fin de reducir al mínimo las pérdidas de calor. 4.2 Vaporización en Horno Túnel La aplicación de vapor al producto a cocer se hace a través de tubos vaporizadores colocados en la sección de entrada del horno. Figura 109 Horno Túnel Tipo Cintas de movimiento 4.3. regulable sin escalonamiento.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Operación Hornos Túnel Sobre la cinta en continuo movimiento que se coloca el producto. está limitado por unas cortinas ajustables. mediante un control de tiempos digital accionado por un telemando desde el cuadro eléctrico. por un variador-reductor.3 Sistema de desvaporización El sistema de desvaporización está formado por varias válvulas. dentro de ciertos límites. de marcha continua. Entre el cuerpo del horno y el revestimiento exterior. que separan las distintas secciones consiguiendo una distribución uniforme del vapor al producto. Todas las válvulas o desvaporizadores están unidas por una tubería a un extractor con velocidad regulable para conseguir el caudal de extracción de vapor deseado. .3. El equipo de distribución de vapor. el horno va aislado con borra mineral. la química.4 LECCION 34 CALDERAS 4.4.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 4. la generación del vapor y sus usos en la industria alimentaria. la calefacción y las industrias del transporte. los alimentos. donde puede ser eficiente y . es útil considerar los múltiples usos y beneficios del vapor. Figura 110 Caldera Pirotubular El Vapor de agua proporciona un medio de transporte de cantidades controlables de energía desde las calderas automatizadas. El vapor ha recorrido un largo camino desde sus asociaciones tradicionales con las locomotoras y la Revolución Industrial hasta hoy época en la que el vapor es una parte integrante y esencial de la tecnología moderna. Sin él. la medicina. no podrían existir o funcionar como lo hacen. la electricidad. los textiles.1 Generalidades Antes de de introducir al estudiante en una visión general de la planta de vapor o de cualquier explicación técnica en el tema de las calderas. el proceso de transferencia de calor al producto que se calienta ocurre de manera eficiente presentándose la condensación del vapor gastado en el proceso de calentamiento del producto alimentario. con el suministro de calor por condensación a una temperatura constante. El vapor de agua contiene una gran cantidad de energía almacenada que finalmente será transferida al proceso a calentar. Más energía térmica está contenida dentro del vapor a alta temperatura por lo que su potencial para hacer el trabajo es mayor. Por ejemplo. En comparación. El vapor es uno de los productos más ampliamente utilizados para el transporte de energía térmica. El vapor puede ser generado a altas presiones para dar a las altas temperaturas.7 m² superficie. que son más fáciles de instalar y ocupan menos espacio. • Generación de vapor Cuando el agua se calienta en una caldera. una unidad de de un intercambiador de calor de carcasa y tubos que normalmente cubre un área de dos a tres veces ese tamaño. en la industria cervecera. El vapor puede rodear o se inyecta en el producto que se calienta y llenar cualquier espacio a una temperatura uniforme. el agua se evaporará a una temperatura determinada para formar vapor. Su uso es muy popular en toda la industria alimentaria para una amplia gama de tareas en la calefacción y aplicaciones en este tipo de procesos. que el área de transferencia de calor requerida es relativamente pequeña. hasta el punto de uso.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS económico generarlo. la velocidad de transferencia de calor del vapor de agua es tan alta. el vapor se utiliza en una variedad de maneras en las diferentes etapas del proceso. Muchos usuarios consideran que es conveniente el uso de vapor como fluido de trabajo tanto en calefacción y para aplicaciones de procesos. comienza a absorber energía. Dependiendo de la presión en la caldera. un problema que es a menudo característico de los aceites de alta temperatura o en el agua caliente para calefacción. Una moderna unidad de calefacción para el envasado de alimentos con un intercambiador de calor de vapor y además con todos los controles. A mayor presión. lo que elimina los gradientes de temperatura que se pueden encontrar a lo largo de toda la superficie de transferencia de calor. De tal forma que puede ser considerado como el medio ideal de transporte y suministro de energía. de inyección directa a la batería de calefacción . como lo es la distorsión y deformación de los materiales a secar. mayor es la temperatura. • Transferencia de calor al producto que se calienta Cuando el vapor llega a la planta. y que puede resultar en serios problemas de calidad. Esto permite el uso de plantas compactas. sólo requiere 0. Debido a sus buenas propiedades. el vapor es la opción preferida para la industria hoy en día. De hecho. Un serpentín de vapor situado en el recipiente calefactor. tanto así que en nueve de cada diez casos. Figura 112 Calefactor con vapor para almacenar agua caliente Algunos procesos se refieren al calentamiento de sólidos ejemplos típicos son las prensas de neumáticas. donde un gran tanque de acero circular lleno con un aceite viscoso requiere de calor antes de ser bombeado. el vapor juega un papel importante en la producción. y autoclaves. Ejemplos típicos son sistemas calefactores de agua. o una chaqueta de vapor alrededor del mismo. constituye la superficie de calentamiento. El fluido de proceso es confinado dentro de los límites de un recipiente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 111 Flujo del vapor en una industria cervecera Hoy en día el estado de la tecnología de punta está muy lejos de la percepción tradicional de vapor de agua como la materia prima en los motores de vapor y la revolución industrial. máquinas de planchar ropa. . Aplicaciones de tipo Batch: el producto que se calienta es una masa fija y un solo lote dentro de los límites de un recipiente. como se muestra en la Figura 112 y tanques de almacenamiento de petróleo. . Aunque no es el medio ideal para la transferencia de calor. ver Figura 113 los intercambiadores de placas y otros tipos de intercambiadores. Sin embargo. sino además crucial para el proceso en general. Otro ejemplo es el de una batería calefactora de aire donde el vapor cede su calor al aire que está en constante circulación Figura 113 Sistema de intercambio de calor con vapor y agua Vapor sobrecalentado Para agregar más energía. sobre todo en la producción de aceites. no sólo puede ser importante.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En algunas aplicaciones de tipo Batch. el vapor sobrecalentado a veces se utiliza para la calefacción de proceso en plantas de vapor de todo el mundo. en otros. Aplicaciones de tipo flujo: Ejemplos típicos de este tipo de aplicaciones son los intercambiadores de tubo y coraza. aumentar la temperatura y la presión del vapor y por lo tanto su capacidad para hacer trabajo se añaden Recalentadores a las calderas estándar. que se explican más adelante en este texto con detalle en cuanto a su funcionamiento. en el suministro de agua caliente para sistemas de calefacción o para procesos industriales. el tiempo para calentar el proceso no es importante y se ignora. El vapor sobrecalentado se utiliza generalmente para manejar motores y turbinas. como tanques y vulcanizadoras. por su alta presión. Sin embargo. la temperatura del vapor estrangulado siempre será menor que la del vapor de suministro. el vapor sobrecalentado seca en exceso la comida y hace difícil su pelatización. el acondicionamiento de la alimentación animal (comida).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El vapor sobrecalentado se enfría a temperatura de saturación antes de que se pueda condensar para liberar su entalpía de evaporación. Uno de esos procesos puede implicar que se imparta humedad al producto desde el vapor que se condensa. ocasiona un sobrecalentamiento que es impartido al vapor. puede tomar un tiempo relativamente largo para enfriarse. El estado del vapor estrangulado dependerá de: La presión del suministro de vapor. Sin embargo. Para este proceso. si el vapor presenta un alto grado de recalentamiento. Si el sobrecalentamiento del vapor es de sólo unos pocos grados. como por ejemplo. . a través de la válvula). La caída de presión en la de válvula orificio. cediendo su calor sensible hasta llegar a su estado de vapor saturado. A este proceso se le denomina de estrangulación el cual tiene la misma entalpía que el vapor de alta presión (aparte de una pequeña cantidad perdida debido a la fricción. El estado del suministro de vapor. Los efectos en la reducción de la presión de vapor. esta pequeña cantidad de calor será rápidamente liberada antes de que se condense. además de la utilización de un intercambiador de calor adicional (generalmente llamado "sobrecalentador”). por el paso. la humedad proporcionada por el vapor de agua es esencial. y permite que se expanda a una presión más baja a medida que pasa a través del orificio de una válvula reductora de presión. tiempo durante el cual el vapor libera muy poca energía. La cantidad de calor cedido por el vapor sobrecalentado a medida que se enfría a temperatura de saturación es relativamente pequeña en comparación con su entalpía de evaporación. El Vapor estrangulado Hay casos donde el vapor se utiliza como un material de proceso en que la presencia de recalentamiento puede reducir el rendimiento de un proceso. o Mediante Medición El consumo de vapor puede ser determinado por la medición directa. Esto permitirá establecer el tamaño adecuado de tubería. utilizando equipos de medición de caudal. . puede ser posible obtener una estimación del consumo de vapor. Este método proporcionará datos relativamente exactos sobre el consumo de vapor para una planta ya existente. este método es de poca utilidad.4. Cálculo de la demanda de vapor o Mediante Cálculo La demanda de vapor de la planta se puede determinar mediante una serie de métodos diferentes: Al analizar la producción de calor en un elemento de la planta usando las ecuaciones de transferencia de calor.2 Calculo de un sistema de suministro de vapor El diseño óptimo de un sistema de vapor dependerá en gran medida de la precisión con la que se ha establecido la tasa de consumo de vapor de la instalación de proceso alimentario. o Índice Térmico El Índice Térmico (o Índice de diseño) aparece a menudo en la placa de características de un elemento de la planta. Los resultados conseguidos con este método son por lo general lo suficientemente precisos para la mayoría de los casos. o no está en funcionamiento. Aunque la transferencia de calor no es una ciencia exacta y puede haber muchas variables desconocidas. es posible utilizar datos experimentales previos de otras aplicaciones similares. según lo previsto por los fabricantes. los accesorios tales como válvulas de control y las trampas de vapor pueden ser dimensionados de forma precisa. para una planta que se encuentra todavía en la etapa de diseño.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 4. Sin embargo. el componente "de calentamiento" descenderá a medida que aumenta la temperatura del producto. y se reduce la diferencia de temperatura entre el serpentín de calentamiento y el producto. es la suma de estos dos componentes. el calor de vapor de agua es requerido para realizar dos tareas: o Para producir un cambio en la temperatura de un producto.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Estos Índices por lo general expresan la salida de calor previsto en Kw. La ecuación utilizada para establecer la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una sustancia para aplicar a una serie de procesos de transferencia de calor es Q = mcp∆T (37) Figura 114 Perfil típico de temperatura en un intercambiador de calor con vapor . Sin embargo. La demanda total de calor en cualquier momento. Cálculo En la mayoría de los casos. pero el consumo de vapor requerido en kg/h depende de la presión del vapor recomendada. es decir proporciona un calentamiento de un componente del proceso o Para mantener la temperatura del producto en forma de calor que se pierde por causas naturales o por su diseño En cualquier proceso de calentamiento. el componente de pérdida de calor se incrementará a medida que aumenta la temperatura del producto y más calor se perderá al medio ambiente desde los recipientes o las tuberías. los diferentes tipos de aplicaciones de intercambio de calor se pueden dividir en dos grandes categorías.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En su forma original. esta ecuación se puede utilizar para determinar la cantidad total de energía térmica durante todo el proceso. La ecuación de balance donde hay un flujo continuo de líquido se puede construir para un estado estacionario y suponiendo un proceso adiabático de la siguiente forma: Calor en el Lado caliente = Q = Calor en el Lado Frio ms hfg= Q = m Cp ∆T Donde: ms = Flujo másico de vapor a través del intercambiador (Lado Caliente) tasa promedio de consumo de vapor (kg/s) hfg = Entalpía específica de la evaporación del vapor de agua (kJ/kg) Q = Tasa media de transferencia de calor (Kw ó (kJ/s)) m = Flujo másico de vapor a través del intercambiador (Lado Frio) (kg/s) Cp = calor específico del fluido frio (kJ/kg °C) ∆T = Aumento de temperatura del fluido Frio (° C) Consumo medio de vapor El consumo medio de vapor para un tipo de flujo como un intercambiador de calor de proceso continuo o un acumulador de calefacción se puede determinar a partir de la ecuación 32. Sin embargo. no tiene en cuenta la tasa de transferencia de calor. en su forma corriente. El fluido se calienta desdeT1 en la válvula de entrada hasta T2 a la salida del intercambiador de calor. La Figura 114 proporciona un perfil típico de temperatura en un intercambiador de calor con un caudal constante de fluido a calentar. tal como se presenta en la ecuación 33 ms = m Cp ∆T hfg (39) (38) . Para establecer las tasas de transferencia de calor. La temperatura de condensación (Ts) del vapor se mantiene constante a lo largo del intercambiador de calor. 3 Descripción de la Caldera Figura 115 Esquema de una caldera con sus partes internas . 4. como se ve claramente en la ecuación 31 Q = U A ∆T (40) Donde: Q = Calor transferido por unidad de tiempo (W) U = Coeficiente Global de transferencia de calor) (W/m2 ° C) A = Área de transferencia de calor (m2) ∆T = Diferencia de temperatura entre el fluido frio y Caliente (° C) La ecuación 34 también muestra que la transferencia de calor dependerá de 'U' el coeficiente global de transferencia de calor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Tasa de transferencia de calor La diferencia de temperatura tiene efecto significativo sobre la tasa de transferencia de calor a través de la superficie de transferencia de calor. y el área de transferencia de calor 'A'.4. Cuando en este tipo de unidad se da baja demanda de vapor y por tanto de combustibles de aceite combustible pesado o carbón. pero el tipo de combustible y las condiciones de funcionamiento puede impedir su uso. e incluso a mayores tasas de salida de vapor. la salida de la temperatura del gas de combustión puede caer por debajo del punto de rocío . Tasa de liberación de vapor (kg/m² s) Este factor se calcula dividiendo la cantidad de vapor producido por segundo por el área plana Horizontal del agua en la Caldera. se incorporó el concepto de la necesidad y el alto rendimiento de los modernos materiales de aislamiento. El resultado de esta investigación fue la caldera empacada. por la cantidad de agua presente en la caldera. y por lo tanto. significa que se reduce la densidad del vapor de agua. Como resultado. sólo requiere de las tuberías de vapor.. bomba de alimentación y todos los accesorios necesarios para el normal funcionamiento de la caldera. el suministro de combustible y las conexiones eléctricas necesarias para su operación. el Ministerio de combustible y energía del Reino Unido patrocinó una investigación en procura de mejorar el diseño de las calderas. Cuanto menor sea este valor. que a su vez. Unidades de más de tres pasos de transferencia de calor. el cual efectivamente relaciona la cantidad de vapor de agua liberada a carga máxima. mayor es la cantidad de reserva de energética en la caldera.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En la década de los 50 del siglo pasado. y la utilización de la mínima cantidad de espacio necesario para la sala de calderas. mayor será la oportunidad de que las partículas del vapor se separen del agua y se produzca el vapor seco. progresivamente se exportan cantidades de vapor más húmedas desde la caldera. controles de nivel. como resultado su desarrollo dio origen a un diseño de tres pasos de humos con uso de derivados del petróleo en lugar de carbón. agua. Generación Volumétrica de calor (Kw/m³) Este factor se calcula dividiendo la Energía total suministrada a la caldera por el volumen de agua en la caldera. aumentar el espacio disponible para otros fines. Una vez entregada en el sitio de trabajo. La caldera empacada se llama así porque se trata como un paquete completo con quemador. son potencialmente más térmicamente eficientes. Cuanto menor sea este número. de purga. la caldera experimenta una reducción de la presión. En momentos de rápido aumento de la carga en el proceso. El calor pasa desde el interior del tubo hacia el agua por la parte exterior del tubo. las calderas modernas utilizan un tubo de fuego o el diseño de tubo de agua. con varios pasos de intercambio de calor. con un mínimo de emisiones.4 Fundamentos de la operación de las calderas En un principio las calderas eran simples tanques de hierro sobre un hogar de leña. Calderas Acuatubulares Calderas Pirotubulares: las cuales consisten en una caldera que contiene el agua a evaporar en la carcasa. posiblemente. los reactores nucleares.5 Tipos de calderas Existen dos tipos básicos: Calderas Pirotubulares.4.4.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS ácido. 4. agregado a la tecnología de quemador eficiente para la transferencia de un porcentaje muy elevado de la energía contenida en el combustible en el agua. de la propia caldera Las Calderas modernas son compactas y eficientes en su diseño. y por los tubos horizontales se transporta los gases calientes de combustión. provocando la corrosión de los conductos y la chimenea y. la luz solar concentrada o calor residual de otros procesos. Figura 116 Diagrama General de una caldera y sus instalaciones Las calderas de vapor generan el vapor mediante la conversión de energía térmica a partir de la combustión de combustibles. . Cualquier tipo incorpora una cámara de combustión en los que están continuamente el combustible y aire introducidos y se queman. Los gases de combustión calientes se utilizaban para calentar el interior o exterior de un tubo. 4. donde muestra un primer paso al momento de la quema del combustible y la formación de los humos. los gases se mueven desde la cámara de combustión de ida y vuelta para ceder su calor y salir finalmente por la chimenea directamente o pasar previamente a través de un sistema de recuperación de calor. consiste en el movimiento de los gases entre los dos pasos en un caso se realiza a través de un conducto periférico externo y el otro a través de un conducto interno en la caldera Figura 117 Configuración interna de una caldera Pirotubular . la diferencia entre los dos tipo de caldera que se presenta en la Figura. Las calderas Pirotubulares presentan diferentes tipos de combinaciones de diseño que involucran el número de pasos que el calor de los humos provenientes de la quema del combustible en el hogar de la caldera. el cual precalienta el aire que entra en combustión en el hogar de la caldera con el combustible. La Figura 117 muestra una configuración típica de caldera de dos pasos. cede al agua antes de que estos sean descargados a la atmósfera. en un conducto el cual está rodeado de agua y ceden calor al agua y luego en el segundo paso por el juego de tubos de que está constituida la caldera para transferir el calor al agua contenida en la carcasa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Puede haber varios pasos de tubos paralelos. Los humos calientes pasan desde los dos tubos del horno por la parte trasera de la caldera a través de una cámara en ladrillo refractario e ingresan a una serie de tubos de pequeño diámetro los cuales presentan una gran superficie de calor en contacto externo con el agua. El cuerpo de la caldera es cilíndrico. Temperaturas superiores pueden producir un sobrecalentamiento y por consiguiente agrietamientos de las placas que soportan el haz de tubos del segundo paso de transferencia de calor. con dos tubos de gran calibre que actúan como cámara de combustión principal. Figura 118 Caldera económica Calderas Acuatubulares: Normalmente el agua está retenida en tubos verticales. Los gases de combustión salen de la caldera por la parte delantera y un ventilador de tiro inducido. Como se forman burbujas de vapor. se levantan . Caldera económica (en dos pasos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Es importante señalar que los gases de combustión deben ser enfriados a menos 420 °C antes de entrar en la cámara o conducto entre los dos pasos. por donde sale el vapor al colector. de vuelta en seco) La caldera económica de dos pasos es tan sólo la mitad del tamaño de una equivalente de calderas tipo Lancashire y presenta mayor eficiencia térmica. los hace pasar a la chimenea. Estos por lo general se encuentran ubicados alrededor de la cámara de combustión en varias capas. que se extienden desde la parte inferior de la caldera hasta la parte superior de la caldera. como en el caso de un sistema SCADA o un sistema de Gestión/Energía. Si el usuario lo desea. los componentes del sistema de vapor también se pueden operar de manera independiente (autónomo). por donde el vapor sale al colector. 4. se ha demostrado que es mucho menos costoso operar las plantas de vapor con un sofisticado control y sistemas de monitoreo. Figura 119 Válvula de control de flujo del vapor de una caldera En muchos casos.6 El control de vapor en la caldera Debido a la relación directa entre la presión y la temperatura del vapor saturado. La mayoría de los controles de vapor de agua son capaces de interactuar con instrumentos modernos en red y sistemas de control para permitir un control centralizado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS desde la parte inferior hasta la parte superior. El elemento que se muestra en la Figura 119 es una válvula de control típica de dos puertos de actuador neumático. simplemente controlando la presión de vapor saturado. la cantidad de absorción de energía en el proceso es fácil de controlar.4. Su precisión se ve garantizada por el uso de un posicionador de válvula neumática. que sustituirlo . Los sistemas de recuperación de calor son eficaces debido a que prácticamente pueden eliminar los costos de purga. diseñada para su uso en vapor. el retorno de condensado a la caldera y contribuyen a la eficiencia global del ciclo de vapor y condensado. Los controles modernos de vapor están diseñados para responder rápidamente a cambios en el proceso. . Figura 120 Medición de caudal de vapor Bomba de condensados Un método menos exacto para calcular el consumo de vapor es la incorporación de un contador en el cuerpo de una bomba de desplazamiento positivo para bombear el condensado del proceso. tales como un sistema descentralizado de gas de res industrial o domiciliaria. calentamiento y enfriamiento de la caldera.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS por un método alternativo de suministro de energía. y rigurosos procedimientos operativos. y asegurarse que la presión del vapor es la requerida y que no existe otro factor de calibración que no se haya tenido en cuenta. Sólo en casos relativamente raros un medidor no puede medir el flujo de vapor. puede ser usado para monitorear los resultados de los planes de ahorro de energía y comparar la eficiencia de un elemento de la planta con otra. tales como puesta en marcha. Se debe tener cuidado. La clave para el diseño de la caldera es el mantenimiento de la presión del vapor potencialmente alto peligroso dentro de la caldera debido a la generación de temperaturas extremadamente altas. Medidor de caudal de vapor El medidor de caudal de vapor puede ser utilizado para medir directamente el uso de vapor de un elemento operativo de la planta. Se requiere por lo tanto una especial atención a los materiales de fabricación de la caldera. extremo cuidado de las técnicas de construcción. 4. mediante la medición de la masa de condensado recogido en un tambor durante un período de tiempo.7 Elementos auxiliares de la caldera La caldera requiere de una serie de elementos auxiliares para su normal funcionamiento. a raíz del incremento en el precio de los combustibles y la necesidad de preservar el medio ambiente las calderas modernas disponen de sistemas de recolección de condensados que retornan al ciclo de producción de vapor de la Caldera.flujo y el flujo. Sin embargo. Sistema de recolección de condensados Anteriormente estos se desechaban como aguas residuales. los cuales en condiciones de funcionamiento y de mantenimiento normales le confieren a la misma seguridad operativa y le aseguran vida operativa prolongada. Figura 121 Bomba de condensados 4. Esto puede proporcionar un método más preciso que el uso de cálculos teóricos si las pérdidas de vapor flash (que no son tomados en cuenta) son pequeñas. y una estimación de la capacidad de cada carrera se utiliza para calcular la cantidad de vapor condensado en un período de tiempo determinado. El consumo de vapor también se puede establecer directamente. este .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Cada carrera de descarga se ha registrado. y puede trabajar tanto para aplicaciones de tipo no. Si el sistema de retorno de condensados incluye un depósito de recogida y la bomba. Las razones. Se debe tener cuidado. Tipos de Combustibles Los tres tipos más comunes de combustible utilizado en las calderas de vapor. petróleo y gas. Sin embargo. son: Disponibilidad y costo: el Carbón es cada vez más costoso y escaso . Lignito Bituminoso. son el carbón. puede ser posible parar la bomba durante un tiempo y medir el volumen de condensado por inmersión con cuidado en el tanque antes y después de un período de prueba. incluidos los residuos combustibles.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS método no puede ser utilizado en aplicaciones de inyección de vapor directo. Antracita. Hay varios tipos de carbón dentro de esta familia. humidificación y procesos de esterilización. lo que hace la caldera de vapor una opción ecológicamente racional entre las diferentes opciones disponibles como fuente de calor. El uso del carbón está en declive tanto en Hornos como en calderas pirotubulares. donde no es posible recoger el condensado. Semibituminoso. El combustible de la caldera El combustible de la caldera se puede elegir de una variedad de opciones. los residuos industriales o comerciales. sobre todo si el cambio de nivel es pequeño o si se producen pérdidas debido a escapes de vapor. Estos tipos de Carbones son las siguientes: Turba. o El Carbón: es el término genérico dado a una familia de combustibles sólidos con un alto contenido de carbono. cada una relacionada con las etapas de formación del carbón y la cantidad de contenido de carbono. también se utilizan en ciertas calderas. Los tipos de bituminoso y antracita tienden a ser utilizados como combustible de calderas. Las ventajas sobre el carbón incluyen: Una respuesta más cortos de tiempo entre la demanda y la cantidad necesaria de vapor que se genera. y ocupan más espacio valioso de fabricación en planta. o Crudo de Petróleo: como combustible de calderas se crea a partir de los residuos producidos a partir de petróleo crudo después que se ha destilado para producir aceites más ligeros como la gasolina. a su vez. Emisiones: El carbón contiene un promedio de 1. Se producen Cenizas cuando se quema el carbón: La ceniza puede ser difícil de retirar. por lo general implican la intervención manual y una reducción en la cantidad de vapor de agua disponible.fuel oil pesado. Eliminación de Alimentadores mecánicos. parafina. diesel o gasoil.5% de azufre (S) en peso. Existen diferentes tipos: fogoneros paso a paso. Sistema de Alimentación del Carbón. mientras el retiro de cenizas se lleva a cabo.diesel o gasóleo. Diversos grados están disponibles. las calderas diseñadas para carbón necesitan contener más agua a la temperatura de saturación para proporcionar la reserva de energía para cubrir ese lapso de tiempo. queroseno. significa que las calderas son más grandes. y por lo tanto mayor el costo de compra. Clase G . El menor tamaño también significa que la caldera ocupa menos espacio de producción. Esto.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Velocidad de respuesta a los cambios de carga: Para superar este retraso. cada uno adecuado para diferentes clasificaciones de la caldera. lo que elimina el problema de manejo de cenizas . pero a puede llegar al 3%. Clase F . Clase E .aceite ligero. los grados son los siguientes: Clase D . Contiene sólo trazas de ceniza. lo que reduce la carga de trabajo de mantenimiento.fuel oil medio. aspersores y la parrilla tipo cadena. dependiendo de donde se extraiga el carbón. El tema en común es que todos ellos necesitan mucho mantenimiento. 8 Ensuciamiento de la caldera El ensuciamiento es causado por la formación de depósitos en la superficie de transferencia de calor añadiendo una resistencia al flujo de calor. a tal nivel que desaparece el riesgo de deterioro de un producto y éste puede ser conservado en sus condiciones fisicoquímicas durante mucho tiempo. lo que significa que la cantidad de ácido sulfúrico en los gases de combustión es prácticamente cero.4. Propano y butano. Además. que oponen resistencia al flujo de calor. es el calor aplicado directa o indirectamente al . El calor que fluye desde el vapor a la pared de metal debe pasar a través de las películas estáticas adheridas a la pared. el vapor sobrecalentado es un gas seco. y lo hará a un ritmo más rápido a temperaturas más altas. 4.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Eliminación. almacenamiento y manejo de carbón o Gas: es una forma de combustible de la caldera que es fácil de usar. Sólo una pequeña cantidad de azufre está presente en el gas natural. Uno de los medios físicos más importantes empleados para esterilizar los alimentos.5 LECCION 35 ESTERILIZADORES La esterilización es un proceso físico en el cual se disminuye el contenido de bacterias o microorganismos. el gas es conducido directo a la sala de calderas. Los Gases combustibles están disponibles en dos formas diferentes: • El gas natural: Se utiliza en su estado natural. 4. • • Las ventajas de combustión a gas son: El Almacenamiento del combustible no es un problema. Gas licuado del petróleo (GLP) . Muchos de los líquidos proceso pueden depositar los lodos o las cenizas en las superficies de calefacción. (a excepción de la eliminación de impurezas).de las dificultades surgidas en la recepción.Estos son gases que se producen a partir de la refinación de petróleo y se almacenan bajo presión en estado líquido hasta su uso. y contiene una alta proporción de metano. con muy poco exceso de aire. La pasterización indirecta se utiliza para los alimentos envasados. por tratamiento térmico. Igualmente se tienen esterilizaciones por ebullición. pero con tiempos de residencia o de contacto térmico de pocos segundos. en equipos que genéricamente se denominan esterilizadores. Existe lo que se llama pasterización instantánea en la cual se emplean temperaturas superiores a 100 0C. se suele llamar pasterización al proceso que se lleva a cabo a temperaturas inferiores a 1000C en tanto que la esterilización se lleva a cabo por encima de los 1000C.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS producto en sí mismo o en un empaque en el que haya sido envasado previamente. en productos que hierven por debajo de los 1000C. En la figura 122 se aprecia la instalación para una pasterización de cerveza. los de placas y recipientes con serpentines o camisas. Un equipo específico de pasterización indirecta es el pasteurizador de túnel. que permite un flujo continuo . Figura 122 Pasterizador de cerveza De acuerdo con la clasificación mencionada. Si bien no existe una clara diferenciación entre los procesos de esterilización. en tanto que los segundos se emplean para pasterizaciones por bache. la pasterización se lleva a cabo directamente empleando equipos de intercambio de calor como los tubulares. Los primeros se utilizan para procesos continuos. . para que luego. en razón de la longitud que requiere recorrer el producto para sufrir lentamente los cambios de temperatura. duchas de agua caliente o vapor elevan progresivamente la temperatura del producto. éste se mantiene durante el tiempo necesario a su temperatura de pasterización. espacio y operación por riesgos de daño en los envases. La pasterización indirecta implica mayores costos de equipo. A medida que los recipientes avanzan en el túnel. La pasterización directa del producto tiene como ventaja el empleo de equipos sencillos. mediante duchas de agua fría. menores servicios y menor costo de operación. Figura 123 Esterilizador hidrostático En la esterilización directa se emplean recipientes abiertos o cerrados con elementos de calefacción fluidos calientes o resistencias eléctricas para pequeños volúmenes.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de los envasados. hasta que llega a la pasterización acorde con las unidades de pasterización que requiere el producto. pero asegura la completa pasterización del producto. lo que se traduce en uso de menor espacio. por contaminación del empaque o durante la manipulación de envasado. para evitar que el producto pierda el efecto de pasterización. Su desventaja es la extremada condición aséptica del área de empaque. Estos equipos son apropiados para grandes volúmenes de producción. el producto se enfríe lentamente. La Figura 123 muestra un tipo de esterilizador hidrostático continuo. No obstante estando todavía en etapas de experimentación. por considerarse un método preciso en la eliminación de la flora microbiana. se emplean recipientes abiertos y cerrados. los productos no se calientan ni enfrían rápidamente. no produce olores ni sabores contaminantes y sus propiedades termodinámicas son excepcionalmente ventajosas. La temperatura alcanzada en un producto depende del índice de penetración calórica. Estudios microbiológicos dan las pautas para establecer los tiempos y temperaturas de esterilización. Los líquidos se calientan más rápidamente que los sólidos debido a los fenómenos de convección.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El fluido más empleado para la esterilización es el agua en su forma líquida o gaseosa por su bajo costo. su uso debe ser cauteloso En la esterilización indirecta igualmente. parámetros requeridos para el cálculo de áreas de transferencia y requerimientos del elemento calefactor. a través de los recipientes y lograr así la temperatura de esterilización para todo el producto. cuando se logra la temperatura de esterilización y se mantiene durante el tiempo requerido en el llamado punto frío del alimento. la geometría del recipiente y aun la misma temperatura del medio calefactor. si se analiza que como proceso en si juega un papel importante en los procesos comprometidos con la prolongación de la vida de los alimentos. se tienen esterilizadores discontinuos o de bache y esterilizadores continuos. Acorde al tipo de industria. las condiciones del procesado térmico. Un aspecto muy importante a tener en cuenta es la velocidad de penetración del calor en los envases. operados estos últimos a presiones relativamente altas para favorecer la transmisión de calor. Los esterilizadores discontinuos más comunes son las marmitas o autoclaves. El proceso de esterilización presenta gran importancia para el estudio de la ingeniería de alimentos. que a su vez depende del estado del producto. hornos microondas e irradiadores de partículas nucleares. Para los líquidos en reposo y los sólidos. que pueden ser verticales u horizontales. Se tiene una esterilización adecuada en los productos envasados. . disponibilidad de mano de obra y costos de operación. Últimamente se han desarrollado equipos basados en fenómenos electromagnéticos como esterilizadores por rayos ultravioleta. ya que en los sólidos tiene lugar el fenómeno de conducción. la cual hay que mantener por un mínimo de dos horas. autoclaves y por vapor a presión el cual se produce en los autoclaves. La esterilización o destrucción de los organismos patógenos se obtienen a través de los siguientes procesos. algunas sustancias viscosas se deben esterilizar también mediante el empleo de calor seco en una estufa. 4. etc.5.1. Un estudio cuidadoso realizado por expertos y observadores actualizados sobre los aspectos relacionados con la destrucción de bacterias.. El calor y la humedad son necesarios para la destrucción rápida de gérmenes patógenos. Generalmente estas estufas alcanzan una temperatura de 1700F.1 Esterilización por calor seco Se emplean con frecuencia cámaras de aire caliente para esterilizar materiales secos como cristalería.1.5. teniendo en cuenta que la seguridad alimentaria del consumidor es uno de los principios éticos y morales con el cual se encuentra estrechamente vinculado. etc. Por calor húmedo o seco. al vincularse en la industria. la temperatura y la humedad.3 Esterilización por agentes químicos La desinfección química solo debe usarse en casos en que el calor húmedo destruya los elementos que se van a desinfectar. asume grandes responsabilidades de acuerdo con su formación profesional. por agentes químicos (desinfectantes).2 Esterilización por calor húmedo Esta se puede realizar por medio de ebullición de agua utilizando ollas y recipientes tapados.5. por radiaciones (rayos X ultravioleta.5. agua hirviente. ha demostrado que éstas se destruyen por acción del vapor húmedo a una temperatura entre 230o F y 2480 F por un tiempo entre cinco y veinticinco minutos. La esterilización por medio del calor se puede realizar con aire seco caliente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El ingeniero de alimentos. los . vapor seco circulante o vapor a presión.1. Entre los agentes químicos más utilizados tenemos: los compuestos de cloro y el hipoclorito de sodio.) 4. porque el calor húmedo no penetra en las sustancias insolubles.1 Procesos de esterilización En toda esterilización se debe tener en cuenta el tiempo. 4. 4. una corriente eléctrica se dirige al control de presión. Hay varias clases de autoclaves pero todos constan de las siguientes partes: . con este ajuste.2 El autoclave Es el aparato más utilizado para esterilizar y consiste principalmente de una cámara de presión cilíndrica herméticamente cerrada por una puerta rodeada por una camisa de vapor a presión. . los alcoholes como el etílico al 70% y el yodo en sus diferentes combinaciones. .5 psi.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS mercuriales como el bicloruro de mercurio.Un cilindro hueco o cámara donde se colocan los materiales para esterilizar. .Un cilindro sellado que rodea la cámara y se le llama camisa. el cual activa la bobina del contactor haciendo que fluya corriente hacia los elementos calentadores.5. pues cualquier reparación que se intente no es práctica para los intereses económicos del usuario. como el cáncer y esterilidad. se energizan el motor del temporizador y la luz piloto. . 4. Este registra la presión de vapor dentro de la cámara del esterilizador.Una válvula de retención o cheque que permite la descarga del condensado de la trampa y evita el reflujo hacia la trampa. Al final del ciclo el temporizador cortará el flujo de energía a todos los componentes con excepción de la solenoide de venteo y el motor del temporizador. Si el temporizador falla. Cuando la presión del cilindro alcanza la presión 13 a 13. etc.1. este se cambia en su totalidad.5.Una válvula principal de suministro de vapor. Ellos revertirán a su estado desactivado. -Manómetro de presión de vapor.. 4. El motor del temporizador y la luz piloto continuarán energizados después de completado el ciclo de temporización y dos minutos adicionales.El temporizador: el esterilizador se pone en operación con el ajuste manual del temporizador. . La corriente energiza el control de presión. debe ser reemplazado. . el oxicianuro de mercurio.4 Esterilización por radiaciones Este proceso está limitado a la esterilización del aire en las salas de empaques debido a que no posee prácticamente un poder de penetración y además causan daño en la salud de los operarios.Dos termómetros indicadores de la temperatura dentro de la cámara y camisa. la válvula de venteo y la válvula de seguridad. asegurando que la presión de operación se mantenga dentro de los límites establecidos de seguridad. Esta se ajusta en la fábrica y abre automáticamente. Sin embargo. La caperuza sirve como una pantalla protectora para la trampa de vapor. También sirve cómo una base de montaje para el panel de control.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS -Válvula de seguridad. Esta cubierta debe ser retirada. puede deducirse que está defectuosa y debe ser reparada. es preciso investigar el estado en que se encuentra la precisión de la lectura del manómetro. . descargando el exceso de vapor dentro de la cámara del esterilizador. La acción de la palanca de la válvula de seguridad debe estar libre de obstrucciones en todo momento. La tapa del panel de control se puede retirar desenroscando los tornillos de lámina que la fijan a la caperuza. en caso de necesitar realizar algún servicio a los componentes de control. Figura 124 Autoclave Si la válvula de seguridad muestra escape en un elevamiento de la presión o causa una interrupción prematura del ciclo del esterilizador (bajo 225o C). -Caperuza. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS -Válvula solenoide de venteo. una ranura en ángulo. en el momento en el cual es energizada. Cuando hay vapor suficiente que ha desplazado al aire frío. éste empieza a desalojar todo el aire contenido en ella. habrá una salida de aire frío. Es normalmente cerrada. comenzará a fluir hacia la trampa para calentar el elemento termostático. Al comprimirse el vapor sube la temperatura por encima de la del agua en ebullición o del vapor libre y la esterilización se realiza eficazmente. la cámara se sigue llenando de vapor hasta que aumente la presión y alcance el punto deseado. . la temperatura depende de la presión real que se logre dentro de la cámara. La esterilización por medio de los autoclaves es más eficaz porque se pueden conseguir altas temperatura. En este caso. La trampa de vapor desempeña una función dual automática muy importante. y la presión de vapor comenzará a elevarse. La eficacia del procedimiento depende de la penetración del vapor a todos los materiales que estén esterilizándose. -Trampa de vapor. La expansión del elemento termostático hará que selle contra el asiento encerrando el vapor vivo dentro del compartimiento del esterilizador. Al abrirse el vapor a la cámara. incluyendo las esporas. Si la válvula no opera apropiadamente. Existe. y solo abre al final de cada ciclo. el manómetro registrarla la suma de la presión del vapor más la del aire calentado y la temperatura seria solamente la correspondiente a la presión del vapor. capaces de destruir los microbios patógenos más resistentes. El tiempo de esterilización depende por lo tanto. de ventear todo el aire del compartimiento de esterilización y de proporcionar el máximo sello posible para permitir que la presión se eleve durante el ciclo de esterilización. ya que con aire dentro de ella. el resultado será una distribución desigual de vapor vivo en el compartimiento. mecanizada en el asiento que permite un venteo constante de una pequeña cantidad de vapor durante el ciclo para eliminar definitivamente cualquier bolsa de aire en el cilindro. Una vez que el vapor ha desalojado todo el aire. Funcionamiento: A medida que se forma vapor dentro del compartimiento del esterilizador. Es importante desalojar todo el aire de la cámara para evitar lecturas engañosas en el manómetro. del tamaño de los lotes y de la clase de elementos que se vayan a esterilizar. termostático en trampa de el pico ciclo evitando la remoción de la vapor cámara de aire Uno o ambos grupos de 1. El control de Recalibre posición OFF temperatura no está calibrado apropiadamente Algún elemento de 1. La trampa de vapor no Reemplace el elemento cierra térmico 3. PROBLEMA POSIBLE CAUSA SOLUCIÓN El autoclave no opera (la 1. repare o remplace El autoclave opera pero no 1. Fugas de vapor por la Verifique si hay desgaste compuerta en el empaque o Hga un ajuste a la compuerta 5. El control de bajo nivel Reemplace el control de antes de terminar el ciclo de agua a funcionado bajo nivel de agua del temporizador prematuramente El temporizador opera 1. Contactores Reemplace los quemados 4. No hay energía en Verifique si hay alambres erráticamente o falla al algunas de las terminales defectuosos y repárelos terminar a cero del temporizador No se obtiene la 1. La trampa de vapor Reemplace el elemento temperatura establecida en cierra prematuramente. y no sostiene la incorrecto ajuste del presión en 15psi control de temperatura 4. Instalación incorrecta Verifique el diafragma de presión no se eleva) alambrado y corrija 2. Fusible quemado Reemplácelo si se quema de nuevo. Conexiones flojas o Repare o remplace . chequee que el suministro es de 70 Amp. 3. posibles causa y solución en autoclaves. Alambrado Chequee todo el alambrado. Los contactores del Reemplace los los elementos permanecen controlador de temperatura interruptores encendidos aun cuando el permanecen cerrados temporizador este en la 2. La válvula de venteo Verifique si hay un falla.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Tabla 13 Guía de problemas. La válvula de seguridad Reemplace la válvula de se dispara seguridad prematuramente La unidad alivia presión 1. No llega corriente a todo Retire la parte inferior del llega a la presión de 15 psi los elementos de panel y vea si los calentamiento elementos están trabajando 2. EEUU 4. a presión. Instrucciones de Instalación.5. Así se saca el aire y se logra la temperatura óptima para el cierre de los envases. que se emplea con envases cerrados y esterilizados • Válvula de regulación para el agua de enfriamiento • Manómetro .3 Autoclave vertical estacionaria control de La autoclave vertical estacionaria se utiliza para la esterilización.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS calentamiento se apaga cables rotos antes de que la presión 2. Se utiliza también para enfriar los envases esterilizados.4 Túnel de pre-esterilización Este aparato permite efectuar la pre-esterilización por calentamiento de los productos cárnicos envasados sin tapa. Las partes principales son: • Banda transportadora • Tina de recepción de productos cárnicos para el llenado de envases • Llenadora manual de salmuera • Entrada de vapor • Manómetro • Válvula de regulación • Entrada de los envases túnel • Termómetro • Tapa de control de limpieza • Entrada del agua para enfriamiento. El contactor cierra Ajuste el llegue a 15 psi frontal demasiado pronto temperatura Fuente: MARKET FORGE Co. Las partes principales son: • Válvula de seguridad • Grifo de evacuación • Tapa • Perno mariposa • Cuerpo de la autoclave • Manómetro • Termómetro • Descarga del agua durante el enfriamiento • Entrada de agua • Entrada de vapor • Descarga total • Canastilla 4. de las latas de carne.5. 5 Procedimientos UHT. a la temperatura más baja posible. y almacenadas en refrigeradores hasta su venta al por menor. De ello se deduce que los alimentos de la parte más externa tienen mayores posibilidades de desarrollar sabores a “quemado” por sobrecalentamiento y de experimentar una pérdida excesiva de vitaminas sensibles al calor. aun destruyendo los microorganismos patógenos. como las aceto-bacterias. no otorga una protección indefinida contra la putrefacción micro-bacteriológica.5. Esa putrefacción se evita mediante pasterización o pasando el vinagre por un filtro esterilizador. En el comercio se presentan a la venta algunas clases de jamón enlatado pasteurizado que ha sido envasado al vacío y tratado mediante calor hasta alcanzar una temperatura en el centro de la lata de 339 °K (77 °C). pero incluso un producto ácido como el vinagre requiere protección contra los microorganismos que ocasionan la putrefacción. Las latas pasteurizadas deben ser enfriadas rápidamente a 294 °K (21 °C). La esterilización tradicional implica calentar el alimento en una lata o botella durante el tiempo suficiente para inhibir los microorganismos. el crecimiento de las cuales da lugar a que el producto se enturbie. a pesar de que.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • • • • • • Salida de envases del túnel Mesa de recepción de envases pre-esterilizados Motor eléctrico con variador de velocidad Salida a la cerradora Descarga del condensador Descarga para limpieza El proceso de tratamiento térmico moderado. 4. La pasterización de la leche es bien conocida. a temperaturas normalmente inferiores a 373 °K (100 °C). Figura 125 Planta de UHT . se esterilizan en dicha máquina a unos 378 °K (105 °C).000 rpm dentro de un tubo de calentamiento. tales como los purés de frutas. son esterilizados en esa máquina calentándolos a 414 °K (141 °C) durante 8 segundos y a continuación se enfrían a 305 °K (32 °C) y se vierten en condiciones asépticas dentro de latas esterilizadas al vapor. porque permiten un calentamiento rápido. Se muestra una planta de UHT en la Figura 125 . Los alimentos no ácidos. temperatura ultra alta) por esterilización a 48.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los productos cárnicos envasados.2 °K (138 °C). Modernas investigaciones han demostrado que la esterilización a altas temperaturas en corto tiempo reduce los daños provocados por el calor. La leche esterilizada IJHT reduce la pérdida de tiamina al 10 % y la de vitamina C al 25 %. Los alimentos ácidos. tienen un ritmo lento de calentamiento. como sopas y alimentos infantiles. el ejemplo típico es la fabricación de leche UHT (ultra high temperature. consiste en una cuchilla que gira a 1. básicamente. Este sistema es excelente para líquidos de baja viscosidad. como la carne en lata común. por lo que la pérdida de tiamina puede subir a un 57 %. Incluso productos líquidos como la leche esterilizada en botellas tienen una pérdida del 20 % de tiamina y del 70 % de vitamina C. Los líquidos de mayor viscosidad se esterilizan en una máquina que. Cuando se tiene una disminución de temperaturas sin que ocurra un cambio de fase. NH3. El enfriamiento y refrigeración de alimentos sólidos requiere de equipos más complejos en cuanto a proceso y funcionamiento. tiene lugar el enfriamiento. 5. otras sustancias en especial alimentos requieren de temperaturas bajas para su conservación y almacenaje y algunos procesos requieren de temperaturas bajas para su desarrollo. Cuando se requiere mantener durante un lapso amplio de tiempo bajas temperaturas (por debajo de la temperatura ambiente). a la disminución de la temperatura de los productos para asegurar condiciones propias del proceso. Estos fluidos tienen propiedades termodinámicas especiales. el que mejor propiedades presenta es el amoniaco.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 5 EQUIPOS PARA ENFRIAMIENTO Y REFRIGERACION Se emplea el enfriamiento y la refrigeración de productos para obtener temperaturas adecuadas de almacenamiento. que permitan asegurar el cumplimiento de sus requerimientos operativos. para un fácil manejo y almacenamiento.1 LECCION 37 ENFRIADORES Se define como enfriamiento en un proceso alimentario. Algunas sustancias provienen de un proceso que ha implicado altas temperaturas para favorecer reacciones físicoquímicas y se requiere llevar la temperatura a un nivel adecuado. De los líquidos o fluidos enfriadores. esto conlleva a un cuidadoso manejo y el empleo de equipo con sellos o cierres herméticos. que puede llevarse a cabo para sustancias en cualquier estado. también llamados refrigerantes. como bajos puntos de congelación y de evaporación e igualmente de volúmenes específicos y altos valores latentes. empleando como medio de enfriamiento líquidos o gases a muy bajas temperaturas. Los mecanismos de transferencia de calor en las dos operaciones son muy diferentes y aunque se ha generalizado la aplicación del término refrigeración al enfriamiento de sólidos o de espacios amplios es importante tener presente que los fines son muy diversos. con un inconveniente serio como es su alta toxicidad. se tiene la llamada refrigeración. El enfriamiento de gases y líquidos se lleva a cabo adecuadamente en los intercambiadores de calor. . 1 Sistemas de enfriamiento Existen dos sistemas bien definidos en enfriamiento que operan en condiciones precisas de acuerdo con los sistemas de instrumentación y control de proceso: • • El sistema de enfriamiento directo.1. con un sistema adecuadamente configurado. tema de otra lección del presente módulo de maquinas y Equipos para alimentos El énfasis del tema de enfriamiento en la presente lección se hará con la primera de las anteriormente mencionadas en particular con el uso del aire. que utiliza como fluido de enfriamiento aire El Sistema de enfriamiento Indirecto mediante el uso de Intercambiadores de calor. Los enfoques comunes para el enfriamiento mecánico son: Shiller de agua Fría o glicol: Los Equipos de refrigeración generan agua o glicol fríos. adicionales a las cámaras de refrigeración más grande en la unidad central de suministro de agua helada que sirve las necesidades de los centros industriales. 5.1. en muchos casos sin llegar a temperaturas bajo cero. El control de la capacidad se logra en general mediante la modulación del flujo de agua a través del serpentín de enfriamiento o por el paso del aire alrededor del refrigerante.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS garantizar condiciones de temperaturas indicadas de acuerdo al procesamiento del alimento y la calidad de los mismos. . Existen pequeños paquetes enfriadores de aire. la regulación de la corriente de agua es el método más conveniente. una unidad de enfriamiento de aire puede proporcionar una parte importante de su ciclo de operación con aire externo de su ciclo economizador. que luego se bombean a los Shillers de enfriamiento ubicados en las unidades de tratamiento de aire para enfriar y deshumidificar el flujo de aire. ya que tiene el potencial de ahorro energía de bombeo del agua fría. 5. En general.2 Sistema de enfriamiento directo con aire El enfriamiento es una de las principales funciones que ofrecen los sistemas de ventilación a temperaturas de ambiente medias. para mover el refrigerante a través de las . a menudo referido como el de batería DX (abreviatura de expansión Directa). Como parte del paquete de tratamiento de aire se incluyen los compresores y condensadores. para enfriar el aire. se puede pasar alrededor del serpentín de enfriamiento aire mezclado o aire de retorno para el control de la temperatura de descarga. Refrigeración de expansión directa: En este caso el refrigerante fluye a través del serpentín del evaporador en el sistema de tratamiento de aire. situados a distancia. mientras que la válvula de agua fría del serpentín se controla para proporcionar la deshumidificación adecuada.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 126 Shiller de agua helada o glicol Cuando los requerimientos de deshumidificación del aire conducen a la necesidad de su calentamiento. Enfriamiento por evaporación directa e indirecta: Los sistemas que utilizan el efecto de enfriamiento asociados con la evaporación del agua a menudo se utilizan en ambientes con temperaturas de bulbo húmedo bajas. Las bombas de calor: Las bombas de calor son una variación en el enfoque de refrigeración de expansión directa típica. También hay procesos que combinan métodos de refrigeración directos e indirectos para obtener bajas temperaturas de bulbo seco incluso por debajo de la temperatura de bulbo húmedo del aire secundario. Sin embargo. la fuente de refrigeración se parece a un sistema de Shiller de agua fría. lo que permite que el aire se enfríe por evaporación secundaria para enfriar indirectamente el aire primario. el sistema funciona como un sistema de expansión directa tradicional. El proceso húmedo con economizador es un caso especial del sistema de enfriamiento evaporativo indirecto. Algunos sistemas combinan la recuperación de calor con el sistema de enfriamiento evaporativo indirecto. el sistema se invierte y utiliza el serpentín ubicado en la unidad de tratamiento de aire como un condensador. El aire se enfría directamente por pulverización en contacto con agua permitiendo que esta se evapore en la corriente de aire. Desde la perspectiva de la unidad de manejo de aire. El proceso se presta para enfriamientos en lugares donde la temperatura de bulbo húmedo ambiente es inferior a 65-70 º C.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS tuberías y el sistema de enfriamiento y permitir que el calor absorbido en la unidad de tratamiento de aire sea devuelto a la atmósfera. Economizador húmedo: Este proceso es un caso especial del proceso de enfriamiento evaporativo indirecto. por lo general el flujo de escape de aire del área de servicio o de una corriente de aire al aire libre. Esta corriente de aire secundario se utiliza para enfriar la corriente de aire primario en un área espacio libre utilizando un intercambiador de calor. El aire sale del enfriador de proceso con un mayor contenido de humedad específica. Cuando el sistema de tratamiento de aire requiere del enfriamiento necesario. el aire no se recircula. La refrigeración por evaporación indirecta utiliza un proceso de evaporación directa para enfriar una corriente de aire secundario. Generalmente. seguido de un intercambiador de calor. si la unidad de tratamiento de aire requiere calor. el proceso utiliza una refrigeración por evaporación directa en la corriente de aire secundario (normalmente de escape del área de servicio). Pero. el agua fría que se genera las torres de refrigeración o . Luego el aire primario pasa a través de un proceso de enfriamiento por evaporación directa. Para rechazar el calor a la atmósfera se utiliza el evaporador. el bajo costo del uso del agua y los bajos costes de eliminación de calor a la atmósfera. El proceso es casi idéntico a un proceso de refrigeración por agua fría. se tiene un tubo dentro de otro y los tubos se enrollan en forma de buñuelo para minimizar los requerimientos de espacio. Un ventilador hace circular aire a través de un intercambiador de tubos que contienen el refrigerante caliente y descargan este calor en el aire ambiente. Hay dos tipos de sistemas de refrigeración por aire: El enfriador de división construido con un sistema de división o "condensador remoto" el enfriador está en el interior y el exterior del condensador y El enfriador integrado. 5. La ventaja es el bajo costo de la energía. Otros sistemas utilizan el agua directamente. también operan con relaciones de compresor mayores lo que significa menos enfriamiento por el mayor consumo de de energía. tubo y tubo. Agua de pozo: Aunque cada vez es menos común. se puede poner una pequeña unidad en el interior ya que la carga sobre el aire acondicionado no es muy grande Shillers enfriados por agua: Los condensadores enfriados por agua son de tres diseños básicos. Los enfriadores refrigerados por aire.1. carcasa y tubo o de placas soldadas.3 Tipos de enfriadores Enfriadoras: Como el nombre se sugiere. la corrosión y otros problemas relacionados con el uso continuo de agua cruda son muy comunes en este tipo de procesos de enfriamiento. Algunos sistemas utilizan un intercambiador de calor entre el circuito de las torres de refrigeración o refrigeradores en seco y el circuito de serpentines. En comparación con el agua. Los serpentines de enfriamiento construido con tubos se deben limpiar continuamente en este tipo de instalación. La temperatura de condensación típica de un enfriador refrigerado por aire es de 322 °K en lugar de 313 °K en comparación con un enfriador de agua condensada. el aire es un mal conductor de calor y por lo tanto.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS refrigeradores en seco es bombeada y sirve en un serpentín tradicional como fluido frío. hay casos en que el agua corriente es utilizada a través del serpentín de la unidad de aire de refrigeración para proporcionar un enfriamiento. En el diseño de tubo y tubo. . Para la unidad integrada. los enfriadores refrigerados por aire son más grandes y menos eficientes. enfriadores con condensadores enfriados por aire ó el uso de aire para eliminar el calor del refrigerante. excepto que hay un haz de tubos contenida en una carcasa. Cascadas de agua son adicionadas sobre su superficie exterior y el flujo de aire ambiente en contra de la corriente con el agua hace que parte de esta se evapore. Los condensadores evaporativos. El refrigerante en el depósito es el agua que fluye a través de los tubos. El fluido refrigerante pasa a través de un haz de tubos de cobre en la celda de evaporación. Este flujo a contracorriente mejora la transferencia de calor. proporcionando excelente transferencia de calor al tiempo que reduce el potencial de ensuciamiento. ya que se evapora.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La transferencia de calor desde el refrigerante al agua se lleva a cabo cuando el líquido refrigerante fluye a través de un tubo. Las placas se apilan soldadas entre sí para formar dos circuitos independientes funcionando en capas alternas. Esta configuración se traduce en un sistema de refrigeración eficaz. actúan como torres de refrigeración sobre los intercambiadores de calor. Un sistema de la torre se utiliza generalmente para cargas de calor frío con 274 °K de temperatura en el agua. Condensadores por evaporación: Otra alternativa para el enfriamiento del aire o condensadores enfriados por agua descrito anteriormente es el condensador evaporativo. Esta disposición permite que los tubos se puedan limpiar en caso de obstrucción. Hay un pozo en la parte inferior del condensador para almacenar el agua y una bomba extrae el agua para recircular y rociar sobre las bobinas Torres de enfriamiento: Una torre ofrece una solución económica para enfriar grandes cantidades de agua con requerimientos mínimos de energía. Este intercambiador de calor con placas de acero inoxidable está grabado con pequeños canales para proporcionar varios puntos de contacto y turbulencia del fluido de mayor temperatura. Por evaporación de una pequeña parte del agua de proceso. En el de carcasa y tubo el diseño es muy similar al de tubo. El principio de control de un sistema de torre es la naturaleza intrínseca del agua para reducir su propia temperatura. mientras que el agua por los otros tubos fluye en la dirección opuesta. . El diseño de placas soldadas es un diseño muy eficiente y compacto. la temperatura del agua se reduce. la capacidad de los sistemas de torre de enfriamiento se usa para bajar la temperatura de bulbo húmedo en el agua de 308 °K a 302 °K. Para aumentar significativamente la cantidad de tiempo de contacto. hay un aumento correspondiente en la capacidad de enfriamiento. Entre más tiempo de contacto entre el aire y el agua.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 127 Torres de Enfriamiento Dentro de la torre las celdas se logra la evaporación mediante la pulverización de pequeñas gotas de agua en un ambiente cerrado. El sensor controla la temperatura del agua de proceso después de salir de la torre. La temperatura de bulbo húmedo del aire es la temperatura más baja posible para la evaporación debido al entorno ambiental. Las gotas caen a través de una corriente ascendente de aire en movimiento. El resultado es una mayor exposición del agua al aire. Por lo general. mayor es la cantidad de evaporación y la transferencia de calor. El ventilador se activa o desactiva cuando la temperatura del agua de proceso se eleva por encima o por debajo del punto deseado. las celdas son un "relleno" con material para reducir la caída libre de agua y ampliar la superficie de contacto del agua al aire. Con un aumento en la exposición. o en sus alrededores por lo que la temperatura del agua no puede caer por debajo de la temperatura de bulbo húmedo imperante en el aire. Tipos de torres de enfriamiento: Hay tres tipos básicos de las torres. tiene un sensor para el control termostático del ventilador de la torre de enfriamiento. una torre de tiro forzado. . La primera. recomienda este tipo de torres para procesos industriales. entran por una variedad de boquillas. c) Compruebe la secuencia correcta de refrigeración mecánica con el economizador para minimizar el potencial de volúmenes innecesarios de aire exterior de refrigeración y deshumidificación. las bombas de agua a la torre. Para sistemas Shiller de agua / glicol. b) En algunos casos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Un segundo tipo de torre. . tiene un ventilador en la corriente de aire húmedo para extraer el aire a través del relleno.4 Puesta en marcha del sistema de refrigeración A continuación se presentan consejos prácticos. de tiro inducido. existen las siguientes pruebas: a) Verificar la carrera de la válvula de control para asegurarse de que se cierra completamente. La secuenciación adecuada también asegura que no habrá un efecto dominó asociados con el control inadecuado en el elemento de refrigeración. la energía desencadenada por los mayores requerimientos de refrigeración y deshumidificación en el flujo de suministro de aire. no cuenta con medios mecánicos para crear el flujo de aire. y expulsan el agua a alta presión que induce una corriente de aire. Un tercer tipo es una torre eyector de tiro natural. a) Compruebe la capacidad de los elementos de refrigeración (Serpentín. intercambiador de calor. La Válvula de control a prueba de hermeticidad debe revelar fugas no detectables. En este caso. Un ejemplo ocurre cuando es necesario calentar. La Tecnología de refrigeración en general. 5. asociados con la puesta en marcha de la sección de enfriamiento tipo directo con aire. el sobrecalentamiento y la prueba de presión del serpentín puede ser necesarios. etc. e) Compruebe el funcionamiento y el rendimiento de cualquier protección contra la congelación asociados con los equipos de enfriamiento evaporativo. d) Verifique la secuencia correcta de refrigeración mecánica con los elementos de otro tipo de transferencia de calor en el sistema de tratamiento de aire para minimizar el consumo de Energía debidas a la calefacción y refrigeración simultáneas.1.) b) Compruebe que el rango de elemento de control cumple los requisitos de la secuencia de control y no se solapa la gama con otros elementos servidos por la misma señal para evitar un calentamiento y enfriamiento simultáneo involuntario. El contacto con el agua finamente rociada en el flujo libre de aire lleva a cabo el proceso de evaporación. 2 1 Las aplicaciones actuales de refrigeración Es probable que las aplicaciones actualmente más utilizadas de la refrigeración sean en la conservación los productos alimenticios mediante procesos de refrigeración en hogares. Los ciclos Termodinámicos de uso básico. aire acondicionado y bombas de calor. incluyendo pero no limitado a: los refrigeradores domésticos. y el almacenamiento del pescado y carnes de manera segura durante largos períodos. chorro de vapor o el de vapor de eyector. pero también se puede hacer por medio del magnetismo. Este trabajo se realiza tradicionalmente por el trabajo mecánico.2 LECCION 38 REFRIGERADORES El proceso de enfriamiento consiste en la disminución de la temperatura de un espacio o sustancia por debajo de la temperatura ambiental. y el ciclo del aire para descomponerlo en sus gases constituyentes y recuperar Oxígeno y Nitrógeno. son: vapor compresión. La refrigeración es un proceso en el que el trabajo se hace para mover el calor de un lugar a otro. que los huevos necesitan ser refrigerados durante el transporte en lugar de esperar a ser refrigerados después de la llegada a la tienda de comestibles. o refrigerante. láser u otros. absorción.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 5. pasa por un ciclo para que pueda ser recuperado para su reutilización. El uso de refrigeradores para el almacenamiento de frutas y verduras ha permitido la adición de ensaladas frescas a la dieta moderna. y se ha descubierto en las últimas décadas. También son constantes en las necesidades de refrigeración de los productos lácteos. . congeladores industriales. El término "criogenia" se utiliza para significar enfriamiento a temperaturas inferiores a 150 °K. La Refrigeración tiene muchas aplicaciones. restaurantes y grandes cadenas de almacenes. Excepto el ciclo de aire los demás utilizan un medio o sustancia que trabaja en dos fases el cual se alterna cíclicamente entre la fase líquida y la fase de vapor. el cual opera entre dos niveles de presión. 5. La refrigeración mecánica es por sobre todo una aplicación de la termodinámica en la que un medio de enfriamiento. en orden de importancia. criogenia. Los alimentos que se mantienen cerca de esta temperatura tienen una mayor capacidad de almacenamiento.2 2 Los métodos de refrigeración Se pueden clasificar como no cíclicos. En un ciclo de refrigeración se describen los cambios que se producen en el refrigerante. Esto satisface la segunda ley de la termodinámica. el calor se suministra desde una fuente de alta temperatura en el motor. 5. Este consiste en un ciclo de refrigeración. cuando actúa el ciclo termodinámico de potencia. Refrigeración cíclica El Equipo principal es la Bomba de calor en el ciclo de refrigeración. El dióxido de carbono sólido no tiene una fase líquida a presión atmosférica normal. El calor fluye naturalmente de caliente a frío. aves y pescados deben ser mantenidos en ambientes con aire acondicionado antes de ser vendidos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las carnes. La refrigeración también ayuda a mantener las frutas y hortalizas más tiempo.55 kJ/kg (alrededor de 144 Btu/lb) de calor. y a la inversa. El hielo debe su efectividad como agente de enfriamiento de su punto de fusión de 0 ° C (273 °K) a nivel del mar. Estos métodos se utilizan para procesos pequeños de refrigeración como laboratorios y talleres.3 ° F). y sublima directamente del estado sólido a la fase de vapor a una temperatura de -78.5 °C (-109. y es eficaz para mantener productos a temperaturas bajas durante la sublimación. debido a que alternativamente absorbe y rechaza el calor a medida que circula a través de un refrigerador. o en neveras portátiles. En el ciclo de energía. . donde el calor se elimina desde un espacio de baja temperatura o de la fuente a un sumidero de alta temperatura con la ayuda del trabajo externo. Método de refrigeración no cíclico Se realiza mediante la fusión del hielo o mediante sublimación del hielo seco (dióxido de carbono congelado). termoeléctricas y magnéticos. donde el refrigerante se evapora y se descarga a la atmósfera se conocen como "pérdida total de refrigeración". parte del calor se utiliza para producir trabajo y el resto es rechazado a un sumidero de baja temperatura. cíclicos. Los sistemas como éste. Para derretir el hielo debe absorber 333. Los tipos más comunes de sistemas de refrigeración utilizan el ciclo inverso de Rankine. -123 ° C). El principio de funcionamiento del ciclo de refrigeración se ha descrito matemáticamente por Sadi Carnot como un motor térmico. 5. Ciclo de vapor. De refrigeración por absorción de vapor.2. y ii.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 128 Refrigeración de vapor de compresión El trabajo se aplica para enfriar un volumen de almacenamiento industrial por transferencia de calor desde una fuente de temperatura más baja a un sumidero de calor a temperatura más alta. las bombas de absorción de calor se utilizan en algunas aplicaciones de tipo industrial Los ciclos de Refrigeración se pueden clasificar como: i.compresión Se compone de: Un evaporador en el que el líquido refrigerante hierve a baja temperatura para producir el enfriamiento.3 Ciclo de vapor . Se utiliza aislamiento para reducir el trabajo y la energía necesaria para alcanzar y mantener una temperatura más baja en el espacio refrigerado. De refrigeración por compresión de vapor ii. El término "refrigeración" se utiliza para significar enfriamiento por debajo de la temperatura ambiental inferior hasta los 150 °K (-190 ° F. Un compresor que actúa para elevar la presión y la temperatura del refrigerante en su estado gaseoso . ciclo de gas El ciclo de refrigeración de vapor se puede clasificar como: i. sin embargo. el fluido secundario es entonces el agua. La válvula de expansión y El evaporador son esencialmente los mismos que los que se usan en cualquier ciclo de compresión de vapor. Este ciclo también se puede utilizar para la calefacción. donde se utiliza el agua como refrigerante. por lo general existe un recipiente para almacenar el refrigerante condensado y Una válvula de expansión a través de la cual el líquido se expande desde el nivel de alta presión en el condensador hasta el nivel de baja presión en el evaporador. Mediante chorros de vapor de alta velocidad. y Una válvula reductora de control de la presión sobre el sistema. inhibidores de la misma con características especiales deben ser utilizados en el sistema de refrigeración tal es el caso del bromuro de litio-agua. Debido a la corrosión. haciendo que el agua hierva a baja temperatura por la disminución de la presión total del sistema. Un condensador. se diferencia de los otros ciclos en que el fluido de trabajo. por medio del calor sensible en el vapor de agua o en humos de combustión producidos en la combustión de gas natural. El refrigerante más utilizado en este ciclo básico es el amoníaco. si la energía útil se retira en el condensador en lugar de ser retirada en el evaporador. Ciclo de chorro de vapor Se utiliza agua como medio refrigerante. Enfriadores de aire reemplazan al condensador. Un receptor. se proporciona un alto vacío en el evaporador. se mantiene como un gas durante todo el ciclo. Este sistema se utiliza para procesos de refrigeración a bajas temperaturas. Una bomba. para destilar el refrigerante a alta temperatura y presión. el cual sale del evaporador a bajas temperatura y presión. el aire. Un intercambiador de calor. Se aplica calor. Ciclo de aire El ciclo de aire se utiliza principalmente en el aire acondicionado de los aviones. El compresor se sustituye por Un absorbedor. Un generador. . y el efecto útil de refrigeración se obtiene mediante el uso de un refrigerador en lugar de un evaporador.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Un condensador en el cual el refrigerante descarga su calor al medio ambiente. Su uso está limitado a sistemas de refrigeración para aire acondicionado y otras aplicaciones para temperaturas superiores a 32 °F (0 °C). Ciclo de Absorción En el ciclo de absorción la compresión es acompañada por el uso de un fluido secundario para absorber el gas refrigerante. al reducirse la misma se produce una vaporización flash en el condensador. De acuerdo con lo establecido por la Legislación Colombiana. sin embargo en lugar de la válvula de expansión se utiliza una turbina de expansión. el aire refrigerante está totalmente contenido dentro de las tuberías y sus accesorios. Leer más: 5.5 Equipo de fabricación de hielo Las máquinas y equipos más utilizados en la industria alimentaria son aquellos que fabrican hielo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Un compresor se usa en el proceso. En el sistema cerrado. Estos sistemas pueden ser abiertos o cerrados. Nº 977/1996. Reglamento sobre condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo. la cual recupera parte de la Energía del trabajo de expansión del ciclo.S. 5. que se utilizan para alcanzar directamente el efecto de enfriamiento en los ciclos en los que alternativamente absorben y eliminan el calor.2. mezclas Azeotrópicas que se comportan físicamente como un solo compuesto puro.4 Refrigerantes El fluido de trabajo en un ciclo de refrigeración de dos fases se llama refrigerante. Reglamento sanitario de los alimentos y D.2. Los refrigerantes secundarios son agentes utilizados para calentar los fluidos aquellos fluidos portadores de transferencia de calor. y Azeótropos los cuales tienen temperaturas que permiten su variación en el condensador y evaporador sin deteriorase). sino como bebida en diferentes mezclas y presentaciones. Los refrigerantes primarios son los líquidos (sustancias puras. Una forma útil de clasificar los refrigerantes es dividirlos en primarios y secundarios. dada su importancia no solo como agente para el mantenimiento de bajas temperatura en proceso de conservación de productos alimenticios. D. Nº 594/1999. Ministerio de Salud. el refrigerador se sustituye por una cavidad donde el aire refrigerante se expande directamente en ese espacio en lugar de hacerlo a través de un serpentín de enfriamiento. y se utiliza de forma continua. En el sistema abierto.S. las fábricas de hielo comestible son . Ministerio de Salud. Una grúa rodante levanta una fila de moldes y los transporta .2 7 Tipos de máquinas para fabricar hielo Hielo en bloques. Los bloques de menos de 150 mm de espesor se rompen con facilidad. Las dimensiones de los moldes y la temperatura de la salmuera se seleccionan habitualmente de manera que el período de congelación dure entre 8 y 24 horas. y es preferible un espesor de 150 a 170 mm para evitar que se quiebren.2 6 Clasificación de las fábricas de hielo La forma más sencilla de clasificar las diferentes fábricas de hielo es describiendo el tipo de hielo que producen: El hielo en bloques: Por lo general. El peso del bloque puede oscilar entre 12 y 150 kg. a menos que la temperatura se haya reducido bastante por debajo de 0°C (o sea.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS establecimientos destinado a la elaboración de hielo a base de agua potable y destinado al consumo humano. Cuanto más grueso sea el bloque de hielo. 5. La máquina de hielo en bloques tradicional fabrica el hielo en moldes que se sumergen en un tanque con salmuera de cloruro sódico o cálcico en circulación. porque contiene mucha más agua no congelada que otras formas de hielo “húmedo” extraídas mediante el procedimiento de descongelación Otra subclasificación puede basarse en la producción de hielo “seco” subenfriado o hielo “húmedo”. se considera que el bloque de 150 kg es el mayor que un hombre puede manipular adecuadamente. con arreglo a las necesidades. La congelación demasiado rápida produce hielo quebradizo. tanto más largo será el tiempo de congelación. se produce mediante un proceso de desprendimiento mecánico del hielo de una superficie de enfriamiento En escamas: Casi todas las fábricas de hielo en escamas son ejemplos de un proceso de desprendimiento mecánico del hielo de una superficie de enfriamiento En placas o en tubos: el hielo “húmedo” se fabrica normalmente con máquinas que emplean un procedimiento de desescarchado para desprender el hielo. produciéndose lo que se denomina a veces “hielo fundente”. los sistemas de hielo en tubos y en placas son ejemplos de este tipo El hielo fundente: En algunas máquinas. las superficies permanecen húmedas. que el hielo se subenfría). el hielo se forma y extrae al mismo tiempo. 5. El desescarchado derrite parcialmente el hielo que está en contacto con la superficie de enfriamiento y. El tamaño que ha de tener el tanque guarda relación con la producción diaria. El tamaño de los bloques es variable. Las fábricas de hielo en bloques requieren abundante espacio y mano de obra para manipular el hielo. Figura 129 Máquina para hacer hielo en bloques El hielo en bloques aún se utiliza y puede ofrecer ventajas con respecto a otras formas de hielo en los países tropicales. En un modelo de . Los moldes se voltean para que salgan los bloques.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS a un tanque de descongelación situado en un extremo del tanque de congelación. lo que significa que las necesidades de espacio se reducen considerablemente en comparación con las instalaciones tradicionales que fabrican este tipo de hielo. 50 y 150 kg. La planta de fabricación rápida de hielo produce bloques en pocas horas. se llenan nuevamente de agua dulce y se vuelven a colocar en el tanque de salmuera para un nuevo ciclo. y la simplificación suele ser imperativa en las pesquerías en pequeña escala y en los sitios relativamente remotos. por lo que se trabaja con un sistema de turnos. El almacenamiento. manipulación y transporte se simplifican si el hielo está en forma de grandes bloques. Este último factor ha impulsado fuertemente el desarrollo de equipo automático moderno para la fabricación de hielo. Hielo en bloques de fabricación rápida. pero la uniformidad de tamaño será menor que la que se logra con otros tipos de hielo. Este tipo de planta suele exigir una atención continua. Con ayuda de un buen triturador de hielo. los bloques pueden fragmentarse también machacándolos a mano. pero las medidas típicas son de 25. los bloques pueden reducirse a partículas del tamaño que se desee. donde los sumerge en agua para que el hielo se desprenda. En algunas circunstancias. ver Figura129. una planta de 100 t/día necesita normalmente entre 10 y 15 trabajadores. El hielo se forma entonces simultáneamente en el exterior y en el centro de los moldes. El hielo que se saca está subenfriado. en las que el sistema de refrigeración suele mantenerse en funcionamiento continuo incluso cuando ha cesado la producción de hielo. el refrigerante circula por una camisa que rodea cada molde de agua y también por tuberías que pasan por el centro de los mismos. Hielo en escamas. la congelación relativamente rápida se obtiene formando bloques en un tanque de agua. En otros. principalmente de la temperatura del refrigerante y del tiempo que el hielo permanece expuesto a esa temperatura. se requiere cierto esfuerzo manual para almacenarlos o para introducirlos en un triturador. La máquina con el tambor fijo tiene la ventaja que no requiere un obturador rotatorio en los conductos de entrada y salida del refrigerante. si lo que se necesita es hielo machacado. En otro modelo de máquina de hacer hielo rápido. Una ventaja de la máquina de fabricación rápida de hielo en bloques es que se puede detener y poner en marcha en un tiempo relativamente breve. la cuchilla gira y saca hielo de la superficie de un tambor fijo. Ver Figura 130. Este tipo de máquina forma hielo de 2 a 3 mm de espesor en la superficie de un cilindro enfriado. Los tubos están dispuestos de manera que a medida que el hielo se forma se fusiona con el de tubos adyacentes creando un bloque con varios núcleos huecos. y ese hielo se extrae en forma de escamas secas subenfriadas. las máquinas modernas cuentan con obturadores con un alto grado de fiabilidad. el grado de subenfriamiento depende de varios factores. Sin embargo. Estos bloques se desprenden de los tubos mediante un procedimiento de desescarchado y pueden extraerse automáticamente de la superficie del tanque. después de un desescarchado con gas caliente. pero en algunos modelos la rotación es horizontal. Lo común es que el tambor gire en un plano vertical. Los bloques se extraen luego por gravedad. La zona de subenfriamiento del tambor está situada inmediatamente delante de la . El espesor efectivo del hielo es mucho menor que el que se obtiene con las máquinas tradicionales. En algunos modelos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS máquina. puesto que carece del gran tanque de salmuera que requiere un enfriamiento inicial en las máquinas tradicionales. Sin embargo. que en este caso tiene la forma de un cilindro de dos paredes. en torno a tubos por los que circula el refrigerante. el cilindro o tambor gira y la cuchilla que rasca el hielo de la superficie externa permanece fija. Una clara ventaja del método del tambor giratorio es que tanto las superficies en que se forma el hielo como el mecanismo de extracción están a la vista y el operador puede observar si el equipo está funcionando satisfactoriamente. habitualmente de 100 a 1000 mm2 de superficie. Esta baja temperatura es necesaria para obtener velocidades más altas de formación de hielo. el grado de subenfriamiento y la velocidad de rotación del tambor son factores variables en este tipo de máquina e influyen tanto en la capacidad de la misma como en el espesor del hielo producido. La temperatura normal del refrigerante en una máquina de hielo en escamas es de -20 °C a 25 °C. es decir. también afectan la capacidad de la máquina.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS cuchilla. como la temperatura del agua de relleno. las condiciones óptimas de funcionamiento dependerán tanto de las condiciones locales como del espesor del hielo deseado. Otros factores. mucho más baja que en otros tipos de máquinas de hacer hielo. lo que permite que la máquina sea pequeña y compacta. Esto asegura que sólo caiga hielo seco subenfriado en el espacio de almacenamiento situado inmediatamente debajo de la cuchilla. donde no se añade agua durante una parte de la rotación del tambor y el hielo baja de temperatura. Figura 130 Máquina para hacer hielo en escamas Así pues. La temperatura del refrigerante. . La necesidad adicional de energía ocasionada por el funcionamiento a una menor temperatura queda parcialmente compensada por el hecho de que este método no requiere un desescarchador. La gama de medidas de este tipo de máquinas abarca ahora unidades con una capacidad desde 0. Este consejo se aplica asimismo a las otras clases de máquinas de hacer hielo automáticas. El hielo en tubos se forma en la superficie interna de unos tubos verticales y tiene la forma de pequeños cilindros huecos de unos 50 × 50 mm. Sin embargo. al igual que en las plantas de hielo en escamas. las operaciones de recogida y almacenamiento no requieren ningún esfuerzo manual ni la presencia de un operador. con agua dentro de los tubos y el refrigerante afuera. por lo cual. pero el tamaño de las partículas es más bien grande e inadecuado para el . una cuchilla lo corta en trozos de la longitud adecuada.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS De esta manera se elimina la carga de refrigeración adicional en que se incurre con el método de desprender el hielo del tambor. en lugar de una sola. La máquina funciona automáticamente según un ciclo de tiempo y los tubos de hielo se desprenden mediante un proceso de desescarchado con gas caliente. A medida que el hielo sale del tubo. lo que permite una mejor organización para funcionar a capacidad reducida y brinda también cierto grado de protección contra averías graves. en el espacio circundante. Hielo en tubos. pero esta dimensión es ajustable Ver Figura 135. Figura 131. con paredes de 10 a 12 mm de espesor.5 hasta 60 t/24 horas. normalmente de 50 mm. Máquina para hacer hielo en tubos El hielo en tubos se almacena normalmente en la forma en que se recoge. a menudo es conveniente utilizar dos o más unidades. El transporte del hielo a la zona de almacenamiento suele ser automático. La disposición de una planta de hielo en tubos es semejante a la de un condensador acorazado y tubular. el sistema de descarga de la planta comprende un triturador de hielo que se puede ajustar para obtener partículas del tamaño que convenga al cliente. Un triturador de hielo rompe las placas en trozos del tamaño adecuado para su almacenamiento y uso Ver Figura 132. El hielo no está siempre subenfriado cuando llega al almacén. Hielo en placas. el hielo es transportado a la zona de almacenamiento. ya que el tamaño y la forma de las partículas permiten desmenuzar fácilmente el hielo para su descarga. El hielo en placas se forma en una de las caras de una placa vertical refrigerada y se desprende haciendo circular agua por la otra cara para desescarcharlo. Una máquina para hacer hielo comprende múltiples placas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS enfriamiento del pescado. pero generalmente es posible mantenerlo a -5 °C. Otros sistemas forman hielo en ambas superficies y utilizan un procedimiento de desescarchado interno. Figura 132 Máquina para hacer hielo en placas El agua para el desescarchado debe calentarse si su temperatura es inferior a 25°C aproximadamente. . cuando es posible colocar la máquina directamente sobre el espacio de almacenamiento. Esta máquina. o bien. por debajo de este valor el período de desescarchado es demasiado largo y provoca una pérdida de capacidad y un aumento del costo. Por lo tanto. La temperatura común de funcionamiento de este tipo de planta oscila entre -8°C y -10°C. El espesor óptimo del hielo suele ser de 10 a 12 mm y el tamaño de las partículas es variable. la recogida se efectúa por gravedad. que con frecuencia son unidades autónomas situadas encima de la maquinaria de refrigeración. al igual que la de hielo en tubos. funciona según un ciclo de tiempo automatizado. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Hielo fundente. o bien. el sistema de refrigeración. utilizarse como una forma de hielo “seco”. cuya superficie interna se rasca utilizando. Esta mezcla puede bombearse. el agua se halla en el tubo interno. con dispositivos de autoprotección que permitan reanudar rápidamente las operaciones en cuanto se haya reparado una avería. y su principal aplicación es en la venta al detalle y en los servicios de restaurante. Las unidades centralizadas suelen tener unos costos de capital más bajos. El comprador deberá. Esto produce una pasta de hielo y agua. La mayoría de los fabricantes de máquinas de hacer hielo especifican el sistema de refrigeración que debe utilizarse. pero cualquier . los conductos. Hay varias otras máquinas de hacer hielo que funcionan con sistemas distintos de los que se han descrito aquí. y el sistema de control deberá cubrir todas las eventualidades. Consiste en tubos concéntricos entre los cuales fluye el refrigerante. pero normalmente tienen una capacidad que no supera algunos cientos de kilogramos de hielo por día. Los pequeños cristales de hielo que se forman en la superficie del tubo se raspan y se mezclan con agua no congelada. inevitablemente. que comprende el compresor. que puede contener hasta un 30 por ciento de agua. el equipo de control y la máquina de hielo misma. El sistema de refrigeración de una máquina de hacer hielo debería ser normalmente una unidad separada. previa eliminación de la mayor parte del agua en un separador mecánico. deberá estar diseñado de manera que sea altamente confiable. pues. una planta centralizada que atienda distintas necesidades de refrigeración requerirá un sistema de control más complejo. el condensador. aparte del mantenimiento y los controles de rutina. Otras máquinas para hacer hielo. las necesidades particulares imponen modificaciones y ocurre que técnicos de instalación no directamente vinculados con el fabricante de la máquina diseñen sus propios sistemas. por ejemplo. pero. En cambio. casi siempre sin personal de vigilancia. sobre todo si las necesidades de refrigeración varían de forma independiente. un tornillo rotatorio. La unidad de enfriamiento que fabrica “hielo fundente” se denomina permutador térmico de superficie rascada. con dispositivos de seguridad para cualquier tipo de avería o mal funcionamiento previsibles. cerciorarse de que el sistema instalado sea apropiado para el funcionamiento automático sin personal. que pueda mantenerse en buenas condiciones de funcionamiento mediante un sistema de control sencillo. en términos de peso. Por consiguiente. Sistemas de refrigeración de las plantas de hielo Las plantas de hielo modernas en régimen continuo están diseñadas para funcionar las 24 horas del día. Estas pérdidas pueden contrarrestar el ahorro en gastos de capital. los sistemas de circulación por bombeo o por gravedad deben estar dotados de conductos de refrigeración diseñados de manera que las caídas de presión desiguales no generen condiciones de refrigeración diferentes en las distintas máquinas de hacer hielo. que conoce las necesidades particulares de su propia máquina. En algunos casos. por ejemplo por el deterioro de la calidad en los almacenes refrigerados o en los congeladores y cámaras frigoríficas asociados.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS deficiencia en su funcionamiento. el comprador potencial debería facilitarle toda la información posible acerca del proyecto.8 Equipos de fabricación de hielo con energía solar En las zonas que carecen de comunicación directa con una fuente de energía para accionar una planta refrigeradora. a fin de asegurar que cada máquina de hacer hielo cuente en todo momento con una cantidad suficiente. también estará en condiciones de ayudar.2. el amoníaco se conoce como R717. La mayoría de los refrigerantes comunes. se consideran normalmente adecuados para las plantas de hielo. en comparación con las unidades individuales. La mayor parte de las máquinas de hacer hielo pueden funcionar con cualquiera de ellos. El modelo disponible en la actualidad fabrica hielo en bloques de 10 kg aproximadamente. por lo tanto. se puede utilizar la energía solar conjuntamente con un equipo de refrigeración por absorción para fabricar el hielo necesario para una actividad en pequeña escala. Por ejemplo. En las instalaciones de unidades múltiples hay que prestar especial atención a la distribución del refrigerante. pero también existen módulos de hasta 1 000 kg en 24 horas. Así. puede originar pérdidas de ingresos en otras esferas. la elección del refrigerante. El equipo de refrigeración accionado por energía solar consiste en una unidad autónoma. R22 y R502. y los hidrocarburos halogenados más comunes como R12. Los nombres comerciales de los refrigerantes se utilizan todavía ampliamente. El fabricante de la planta de hielo. la elección del refrigerante dependerá de la disponibilidad local y del costo. Sin embargo. El módulo estándar produce 200 kg de hielo en 24 horas. tales como el amoníaco y los que no afectan la capa de ozono. pero es más correcto denominarlos según el sistema de numeración acordado internacionalmente. de hecho. hay muchos otros factores complejos que deben considerarse a la hora de seleccionar un refrigerante. 5. del tipo de compresor y del sistema de refrigeración debería dejarse en manos de un técnico competente. La producción depende . que sólo necesita un suministro adecuado de agua para fabricar hielo. el equipo no necesita más mantenimiento que una limpieza semanal.9 Capacidad de las fábricas de hielo Como se menciona en otra sección.2. por este motivo. 5. En todos los sistemas de refrigeración el colector del compresor contiene aceite que puede llegar a introducirse en la máquina de hacer hielo y ensuciar la parte refrigerante de las superficies de enfriamiento.9 51 La relación que se observa en la Tabla 15 se aplica a casi todos los tipos de fábricas de hielo e indica claramente que la mayor temperatura del agua de relleno en las zonas tropicales reduce en un grado considerable la capacidad de los equipos. Las Tablas que aparecen a continuación ponen de manifiesto las consecuencias de las variaciones de algunas condiciones de funcionamiento en lo tocante a la capacidad de fabricación de hielo. esta unidad es más eficiente y productiva justamente cuando las condiciones ambientales hacen que sean necesarias mayores cantidades de hielo. Los sistemas de refrigeración están dotados de separadores de aceite para reducir al mínimo este peligro.5 100 -25 16.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS obviamente del número de horas de luz solar diaria y de su intensidad. reduciendo así la capacidad de la máquina. la instalación incluye un espacio de almacenamiento aislado. pero en algunas modelos es preciso seguir las instrucciones del fabricante para eliminar el aceite de la máquina a intervalos frecuentes. Esta función suele estar incorporada en el diseño de la unidad. Puesto que no tiene partes móviles. hay varios factores que influyen en la capacidad de una máquina de hacer hielo y del equipo de refrigeración asociado. Afortunadamente. que permite contar con una reserva para compensar las fluctuaciones diarias. a fin de evitar su acumulación en la mezcla.5 77 -15 10. . a diferencia de otros sistemas de refrigeración. pero también es necesario asegurarse de que haya un buen retorno de aceite desde la máquina de hacer hielo.0 91 -20 13.7 61 -12 8. Tabla 14 Variación de la capacidad de fabricación de hielo según la temperatura del refrigerante en una pequeña planta de hielo en escamas Temperatura Capacidad Capacidad relativa (°C) (t/24 h) % -30 17. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Tabla 15 Variación de la capacidad de una máquina para hacer hielo según la temperatura del agua Capacidad de la planta de Temperatura del agua Capacidad relativa hielo (°C) (t/24 h) % 0 43,0 100 5 41,8 97 10 40,4 94 15 39,2 91 20 38,0 88 25 36,8 85 30 35,7 83 35 34,5 80 El preenfriamiento del agua de 35°C a 5°C aumenta la capacidad de una planta en un 20 por ciento aproximadamente. Cuando las temperaturas del agua de alimentación son particularmente altas, conviene considerar la posibilidad de instalar una unidad de refrigeración separada, que enfriará previamente el agua de manera más eficiente que la máquina para hacer hielo, pudiendo aumentar, por lo tanto, la rentabilidad de la fábrica. 5.3 LECCION 39 CUARTOS FRIOS Lugar determinado en la fábrica de procesamiento de alimentos para la manipulación de productos frescos y productos no elaborados. También es uno de los lugares de recepción de mercancías para que posteriormente sean ordenadas en las distintas neveras. Existen cuartos fríos diferenciados para carne, pescados, verduras, cuarto frío de pastelería y cuarto frío para producción. Todos ellos son compartimentos cerrados y cuya temperatura no debe sobrepasar los 16º C El almacén frigorífico con temperatura positiva es hecho para el mercado de hortalizas para el almacenamiento en frío de verduras, frutas, papas, bebidas, etc El almacén frigorífico de almacenamiento en frío se hace para la planta de alimentos de procesamiento de carne. 5.3.1 Estructura del cuarto frio UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Básicamente consiste en la unión de paneles aislantes de poliuretano prefabricados acoplados a través de una lengüeta y bordes ranurados en cada uno de los paneles, los cuales se ajustan y se bloquean con sujetadores de levas diseños como cierres. De gran utilidad en el almacenamiento en frío de verduras, frutas refrigerados, Almacén de almacenamiento en frío para plantas procesadoras de carne y alimentos congelados Figura 133 Cuarto frio Provistos con diferentes tipos de hojas de metal para el acabado interior/exterior de la pared del panel, el panel del techo y el panel de piso: Dos puertas con bisagras para el cuarto frío y puertas correderas de cámaras frigoríficas en las diferentes bodegas de almacenamiento de refrigerado en frío, la puerta para el refrigerador y el congelador se aseguran con bisagras La puerta estándar está hecha de paneles de espuma de poliuretano con chapa galvanizada, bisagra de 90° placa de acero inoxidable y de mayor grosor que el de la pared y el techo; desmontable con juntas magnéticas, la puerta se asegura completamente con cierrapuertas, bisagras y cerraduras de cilindro en el interior. La palanca de seguridad se encarga a su vez de liberar el puerto de presión para el escape seguro en caso de que alguien se quede encerrado en la sala de almacenamiento en frío 5.3.2 Operación La temperatura de almacenamiento de refrigeración de la nevera se puede regular hasta un máximo de 10 ℃ para el cuarto frío y temperatura de congelación inferior UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS a -25 ℃ para cámaras frigoríficas, para el almacenamiento de refrigeración y el almacenamiento congelado de los diferentes tipos de alimentos como vegetales, fruta, bebidas, carne, medicinas, material farmacéutico y otros alimentos refrigerados o congelados y materiales químicos. Tabla 16 Temperaturas de refrigeración de los cuartos Fríos Los tipos de Temperatura Cuartos fríos de Operación Tipo de productos Conservación Frutas, hortalizas, flores, productos lácteos, alcohol, 5ºC~-5ºC frutas chocolate, arroz, vino, huevos frescos, carne fresca Conservación Pescado congelado, carne congelada, pollo congelado, -10ºC~20ºC pescado huevos congelados Almacenamiento Pescado fresco y congelar los productos de arroz, los helados, -20ºC~-35ºC y así como de almacenamiento a baja temperatura productos Bio-farmacéutica, y frigorífico de baja temperatura Congelación frío 10ºC~-60ºC de tratamiento en frío 5.4 LECCION 40 CONGELADORES Numerosos estudios se han realizado acerca de los mecanismos y fenómenos que tienen lugar en la congelación de los alimentos. Los estudios de congelación en hortalizas, establecieron que la velocidad de congelación incidía en la calidad de los alimentos. La velocidad de congelación Es la que determina básicamente la capacidad y clase de equipo requerido. Los estudios del mecanismo de congelación fijan el tiempo adecuado de congelación. No siempre una congelación rápida presenta los mejores resultados, máxime que el proceso se puede producir a distintas velocidades en las diferentes partes de una pieza de alimento. El hecho de tenerse diferentes velocidades de congelación lleva a una imprecisión sobre el tiempo de congelación. Existe un tiempo que define el momento en que se inicia la congelación y otro en que se da por terminada. Generalmente en un cuerpo existe un punto que se enfría más lentamente que se conoce como centro térmico y sirve de punto de referencia para los estudios pertinentes. El tiempo efectivo de congelación se define como el tiempo que tiene que permanecer un producto en un congelador para lograr la temperatura indicada de 10°C en el centro térmico. Este tiempo incluye aquel que se emplea en llevar la temperatura inicial del producto a 0°C. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Para determinar los tiempos de congelación se deben tener en cuenta los periodos de pre enfriamiento, consistentes en llevar la temperatura inicial del producto a temperatura de congelación, propiamente dicho y post enfriamiento o temperado a su estado final. Figura 134 Congelador de placas horizontales. 1. Depósito de amoniaco líquido. 2. Distribuidor del mismo. 3. Entre paños. 4. Compresor. 5. Llaves de paso. 6 Conducto del amoniaco líquido. 7 Llaves de regulación del amoniaco. 8. Tubos de caucho. 9. Entre paños. 10. Conducto principal 11. Tubo de gas H.P. 12. Condensador. 13. Llave para regular el agua. 14. Cilindro para la prensa Hidráulica. 15. Motor. 16 Tubo para el amoniaco Líquido. Los equipos para congelación requieren de un refrigerante que absorba calor por conducción y convección, generalmente convección en el proceso de enfriamiento y conducción en la congelación propiamente dicha. Los congeladores se clasifican por el medio empleado en la transferencia de calor. Existen los congeladores por contacto con un sólido frío, los que emplean líquidos fríos y los de gases fríos. Los congeladores por contacto de sólido emplean placas metálicas; planas, huecas por las cuales circula el refrigerante. Las placas se montan en paralelo ya sea en sentido vertical o en sentido horizontal y con espacios variables para permitir ajuste de ellas al producto que se va a congelar. Las placas verticales son ampliamente empleadas para productos empacados en cajas y para helados; los de placas horizontales son usados en la congelación de productos empacados en envases deformables como pescados, carnes, y otros. (Figuras 134 y 135). UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Una vez se ha logrado la congelación, se hace circular un fluido caliente por las placas para soltar los bloques congelados y descachar las superficies. Figura 135 Congelador de placas verticales. Los congeladores que emplean líquidos fríos son recipientes tipo alberca en donde se introducen los productos ya empacados; el líquido refrigerante debe ser inocuo para evitar contaminaciones. Las ventajas sobre el sistema de placas, son el de poseer altos coeficientes de transferencia de calor, así se congelan fácilmente productos de formas irregulares y puede hacerse congelación individual del producto. Una desventaja es el consumo del líquido refrigerante en las operaciones de carga y descarga. La versatilidad en el empleo de gases fríos, hace que este sistema sea el más utilizado y el más empleado de los gases es el aire frío. Aunque los coeficientes de transferencia son menores que en los líquidos, los costos de congelación son menores para grandes volúmenes de producto. Los congeladores de aire son túneles por los cuales circula aire a temperaturas entre -20 a -40°C y con velocidades de 0.5 a 18 m / seg. Para impulsar el aire se emplean ventiladores que producen el llamado Tiro Forzado. Tanto la congelación por líquido como por gas permiten procesos continuos, mientras que la de contacto con sólidos es propia de procesos de bache. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Procesos desarrollados últimamente han permitido el uso de fluidos que absorben calor en un cambio de fase; tal es el caso del anhídrido carbónico líquido a alta presión, al pulverizarse se forma una mezcla de gas y sólido conocida como nieve carbónica, que puede ponerse en contacto con el producto que se va a congelar. El nitrógeno líquido (-197 °C a presión atmosférica), se emplea para congelación a velocidades altas y empleando aspersión del líquido sobre el producto. El alto costo de obtención del nitrógeno líquido ha limitado su uso. 5.5 LECCION 41 LIOFILIZADORES Liofilización (secado por congelación); es un proceso utilizado para la eliminación del agua mediante desecación al vacío y a muy bajas temperaturas. Utilizado principalmente en la industria alimentaria para conservación de los alimentos y medicamentos, aunque también se puede utilizar para fabricar materiales como el aerogel o para hacer más conveniente el transporte de ciertos productos por reducción de peso. Es un excelente método para la eliminación de microorganismos y preservación de materiales sensibles al calor, tales como proteínas, aminoácidos, y otros componentes nutricionales de gran utilidad en la industria alimentaria Figura 136 Liofilizador Al igual que en el caso de la crioconcentración, este sistema presenta la ventaja de no alterar las propiedades nutritivas y organolépticas del alimento tratado debido a la disminución de la actividad del agua de los alimentos; sin embargo, como contrapartida los costos del proceso son mayores dado que para llevarlo a cabo se debe aplicar congelación, someter el sistema a vacío, y una mayor inversión inicial en instalaciones comparativamente con otros sistemas de eliminación de humedad. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Por lo tanto este proceso se debe emplear en la deshidratación de alimentos con alto valor; en general, el café instantáneo o las sopas instantáneas no son liofilizadas, el alto precio de los liofilizadores y su relativamente baja productividad, hacen que esta técnica no sea muy atractiva para tratar grandes cantidades de producto. Sin embargo la liofilización si es usada en café instantáneo de una mejor calidad, pero a un mayor precio para el consumidor. Los gastos energéticos de la liofilización suelen ser unas cuatro veces mayores que en el caso de la deshidratación convencional pero a cambio se producen cambios mínimos en el alimento tanto a nivel de olores y aromas, de color, de pérdida de nutrientes, cambios estructurales de textura y se puede aplicar en prácticamente todos los alimentos aunque por su costo se aplica sólo sobre unos pocos. Al rehidratar el alimento, se devuelven prácticamente en su totalidad sus propiedades originales y únicamente hay que tener especial cuidado en el alimento liofilizado con respecto a su oxidación ya que son susceptibles de oxidarse, lo cual se puede evitar envasando los alimentos en atmósferas de gases inertes. 5.5.1 Métodos de liofilización: El Secado del colector: es el método más comúnmente utilizado. Los materiales suelen ser congelados, y rápidamente se aplica vacío para evitar la fusión. El método de proceso por lotes: se utiliza cuando un gran número de contenedores de tamaño similar, son a la vez liofilizados, se utiliza Una bandeja de sistema en lugar de un colector. El método a granel: se utiliza para grandes volúmenes de una sola muestra. La muestra se vierte en bandejas especiales, congeladas, y luego se seca en un liofilizador. 5.5.2 Descripción del proceso Como proceso industrial se desarrolló en los años 50 del siglo XX, pero sus principios eran ya conocidos y empleados por los incas. El procedimiento ancestral consistía en dejar por la noche que los alimentos se congelasen por la acción del frío de los Andes y gracias a los primeros rayos de sol de la mañana y la baja presión atmosférica de las elevadas tierras andinas se producía la sublimación del agua que se había congelado. Este proceso es conocido como liofilización natural. La liofilización se lleva a cabo de la siguiente forma: y a continuación el contenido de agua se reduce hasta un 2% aproximadamente por deshidratación evaporativa manteniendo el alimento a presión reducida y aumentando más la temperatura. Para acelerar el proceso se utilizan ciclos de congelación-sublimación con los que se consigue eliminar prácticamente la totalidad del agua libre contenida en el producto original. el hielo sublimará. Aproximadamente el 90% del total de agua en la muestra (básicamente toda el agua libre y un poco de agua determinada) se elimina por sublimación. Para efectos del trabajo práctico de la Liofilización en materiales alimentarios líquidos. Finalmente. el vapor se recupera en forma de hielo en otro recinto. es decir se convertirá en vapor sin pasar por el estado líquido. Este paso requiere de 1/3 a 1/2 del tiempo necesario para el secado primario. Las soluciones suelen tener el agua como disolvente. Por el contrario. comparativamente. El Agua ligada se elimina por desorción. Secado secundario. en los alimentos líquidos conviene que la congelación sea lenta para que se forme una red cristalina con sus canales que posibilitarán la salida del vapor de agua en la etapa del secado Vacío: El vacío consiste en la disminución de la presión del sistema por debajo de la atmosférica. En el caso de sólidos se utiliza una congelación rápida dando lugar a pequeños cristales que dañan en menor grado su estructura. La liofilización se lleva a cabo en dos pasos: En primer lugar se disminuye el contenido de agua hasta un 15%. Las etapas de la liofilización fundamentalmente son dos: Secado primario. de lo contrario. incluyendo los eutécticos. Si la presión en el alimento se mantiene por debajo de esa presión y se calienta el alimento. Los Solutos tienden a formar eutécticos. dando como resultado un producto que tiene del 1% de agua residual. hay dos tipos de materiales: soluciones y suspensiones. Toda el material debe ser congelado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Congelación del alimento: El método a seguir dependerá de si el alimento es sólido o líquido. el material no congelado se expande y se derrite . antes de que la muestra está lista para el secado. una combinación de solutos que se congelan a una temperatura más baja que el agua u otros solutos. para ser reutilizado en otra parte del proceso. cuanto mayor sea la superficie del material congelado. Diluyendo la muestra con agua antes de la congelación puede evitar la fusión. especialmente si el material seco cae sobre la superficie del material congelado. el grueso del material congelado. más lenta es la velocidad de liofilización. Estos materiales pueden necesitar ser diluidos con agua antes de la congelación. 5. forman un material vítreo en la medida que estén más viscosas durante la congelación. mayor será la velocidad de liofilización y. por el contrario.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS cuando es sometido al vacío. En productos alimenticios volátiles al aumentar la presión de vapor en su superficie. En general.5. La Presión de vapor depende de la temperatura eutéctica y la concentración de solutos. En el punto de transición vítrea de la suspensión se forma un sólido vítreo. Cada suspensión tiene una temperatura de transformación única. El espesor de la muestra afecta a la capacidad de una muestra de absorber y de transferencia de calor a la superficie sometida a la sublimación. Las suspensiones son muy difíciles de congelar en seco. requieren menos calor para la sublimación. Debido a que el vapor de agua debe pasar a través de material seco. Suspensiones. la tasa de liofilización es más lenta. Aquí no se forman Eutécticos. La temperatura de congelación de materiales eutécticos se conoce como temperatura eutéctica. .3 Factores que afectan la eficiencia de la liofilización tamaño de la muestra superficie de la muestra espesor de la muestra características de la muestra temperatura eutéctica concentración de solutos factores instrumento temperatura del condensador vacío La temperatura eutéctica es el factor más importante para determinar la cantidad de muestra puede ser liofilizada a la vez. lo que aumenta la tendencia a derretirse. lo que se disminuye la tasa de sublimación. Presión de vapor disminuye a medida que disminuye la temperatura eutéctica. pero la tasa de absorción de calor por la muestra sigue siendo la misma y puede causar la fusión. La presión de vapor de agua disminuye a medida que la concentración de la muestra se incrementa. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 5. se tienen 2 elementos necesarios: La congelación rápida: El uso del CO2 en refrigeración crece rápidamente al ser el único refrigerante no tóxico. El vapor motriz y el gas de aspiración se mezclan y después pasan a través de un difusor. acelerados. mediante Toberas conectadas a la red de valor de alta presión. . donde la presión de velocidad de la mezcla se convierte en los gases con presión suficiente para satisfacer la presión de descarga predeterminada en el sistema eyector. Los eyectores de vacío se utilizan en una variedad de aplicaciones: en las industrias de proceso. en la cámara que comunica con el cuerpo para atraer y arrastrar los gases o vapores. liofilización y desgasificación.5. así como de pequeñas cantidades de sólidos o líquidos. envasado al vacío. por radiación y de calentamiento dieléctrico y por microondas. De acuerdo con lo anterior. sin embargo el arrastre accidental de líquidos puede causar una interrupción momentánea en el vacío. que no tiene efectos sobre la capa de ozono Y alto vacío que tiene varias formas de conseguirse: Las Bombas de vacío son muy costosas por su consumo de energía y desgaste por funcionamiento.4 Tipos y operación de Liofilizadores Existen varios tipos de liofilizadores: por contacto. alimentos. La boquilla proporciona una expansión controlada del vapor para convertir la presión de velocidad del vapor en vacío. la propuesta es utilizar la energía del vapor. Los eyectores de vapor se basan en el principio de trabajo del venturi y funcionan haciendo pasar vapor a través de una boquilla de expansión. Sistemas expulsores se encargarán tanto de los gases condensables y cargas no condensables. y pueden ser de condensación o tipos sin condensación.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 137 Eyector en el proceso de Liofilización Las principales ventajas sobre las bombas de vacío son: • No hay piezas en movimiento: Los Eyectores son extremadamente simples y confiables.30 mm de Hg . • Bajo costo: Las unidades son pequeñas en relación con el trabajo que realizan y el costo es correspondientemente bajo. • Versátil: Varios arreglos de tuberías permiten la adaptación a las condiciones ambientales. Funcionan igual de bien en servicio continuo o intermitente. y no requieren cimientos. No hay partes móviles que se desgasten o rompan en el expulsor de base. El rango de operación para cada etapa del eyector de vacío se puede ver a continuación. los eyectores son fáciles de instalar. o recubiertos con materiales resistentes a la corrosión. • Fácil de instalar: relativamente ligero en peso. El número de etapas del eyector que se requieren por lo general está determinada por la economía de los eyectores y el nivel de vacío requerido. • Resistente a la corrosión y erosión: Debido a que pueden hacerse de prácticamente cualquier material viable. Incluso las unidades de múltiples etapas son fácilmente adaptables a las condiciones existentes. los eyectores pueden hacerse resistentes a la erosión y la corrosión de alta. • De alto vacío en su rendimiento: Eyectores pueden manejar aire u otros gases a presiones de succión tan bajos como 3 micrones de Bar. • Autocebante: Los Eyectores son autocebantes. Los Eyectores van desde unidades individuales hasta seis unidades por etapa. también por referencia 1 bar = 760 mm Hg 1 ª Etapa: Hg 810 mm . 6 Características del producto terminado Productos liofilizados con un contenido <1-3% de agua residual y son muy higroscópicos. la refrigeración o la congelación son la mejor alternativa para su almacenamiento a largo plazo. Los productos químicos corrosivos pueden dañar todas las partes de un liofilizador. La estabilidad del producto liofilizado depende de la humedad.5. oxígeno y temperatura. . El condensador es la parte más contaminada y debe ser descontaminado periódicamente. Un buen sellado evita la exposición del producto terminado a la humedad y el oxígeno.0. adelgazando del aceite y dañando la bomba si el aceite no se cambia periódicamente.5. la contaminación cruzada es más probable en el método por lotes. 5. 5.75 micras Hg 5 ª Etapa: 0.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 2 ª Etapa: 130 mm Hg . El almacenamiento a altas temperaturas reduce la vida útil del alimento liofilizado.8 mm Hg 4 ª Etapa: 4 mm Hg .4mm Hg . Los productos químicos corrosivos y disolventes orgánicos pueden dañar los liofilizadores.3 mm Hg 3 ª Etapa: 25 mm Hg .1mm Hg . Un vacío de al menos 133 x 10-3 milibares es necesario para la liofilización.5 La contaminación del liofilizador Los principales contaminantes en un liofilizador son microorganismos y sustancias químicas nocivas.10 micras Hg 6 ª Etapa: 0.3 micras Hg La temperatura en el condensador del sistema se debe ser 10°C a 15 °C más fría que la temperatura eutéctica del material congelado. Los disolventes orgánicos no son eliminados por el condensador y pasan a la bomba de vacío donde se mezclan con el aceite de la bomba. Los Microorganismos contaminan cualquier alimento secado por congelación. y siempre en el sentido de la mayor temperatura a la menor Figura 138 Intercambiador de calor de haz de tubos En el proceso. Bases de funcionamiento. que viene fijada por la . Los aspectos que afectan al proyecto de este dispositivo para obtener esa máxima transmisión son la diferencia de temperatura entre los dos fluidos y el área de interacción superficial. la cual se mide en julios (en el sistema internacional. El calor es una forma de energía. La transmisión de energía (o transmisión de calor) sólo puede efectuarse cuando hay diferencia de temperaturas. la temperatura del cuerpo más caliente desciende a causa de que disminuye su energía y. la temperatura del cuerpo más frío aumenta. Un ingeniero que desee la máxima transmisión de calor de un fluido caliente a otro frío utilizará un intercambiador de calor. Esto continúa hasta que desaparece la diferencia de temperatura que provoca la transmisión de calor. al contrario. El proyectista no tiene mucho control sobre la diferencia de temperaturas. hasta ahora se había medido en calorías) y representa la cantidad de aquélla que se transporta de un cuerpo caliente a otro más frío.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 6 INTERCAMBIADORES DE CALOR El intercambiador de calor es un dispositivo en el cual el calor se transmite desde la corriente de un fluido caliente (gas o líquido) hacia la corriente de otro fluido frío. A causa de la diferencia de temperatura entre los dos fluidos habrá un intercambio de calor a través de la pared del tubo interior que los separa. 6. que se construye a base de numerosos tubos separados. el cupro-níquel. En la Figura 138 se muestra. El intercambiador suele tener tabiques que obligan al líquido caliente a atravesar varias veces el haz de tubos. puede tener hojas que mantengan rígidos los tubos o bien flotantes. El intercambiador puede ser de un solo paso o de pasos múltiples. soldados a una placa final de 20 cm. Otro modelo de intercambiador de calor es el constituido por el tipo multitubos. Para transmitir el calor a partir de un fluido caliente. el cobre. Estos son los aparatos más sencillos que existen para el intercambio de calor y constan de dos tubos concéntricos. el acero inoxidable. se hace pasar uno de los fluidos por un tubo interior y el otro por el espacio anular entre otro tubo exterior. El haz consta de 1. el aluminio.718 tubos de acero inoxidable en forma de U.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS naturaleza del trabajo que ha de hacerse. otras aleaciones de níquel. el acero al cromo-vanadio. También se utilizan en la construcción otros materiales tales como el metal del Almirantazgo. mientras el otro lo hace por el interior de los tubos. así. en cuyo interior otro tubo transporta el líquido frío. de desarme y de ser sometidos a un aseo minucioso en tanto que los tabulares rara vez se desarman. que pueden estar dispuestos en un tramo recto denominado juego. a otro frío.1 LECCION 42 INTERCAMBIADORES DE TUBO Consiste en un tubo colocado concéntricamente dentro de un segundo tubo de mayor diámetro. por dentro de la cual circula uno de los fluidos. la disolución alcalina deberá atravesar el haz de tubos de níquel que se encontrarán en el interior de un recipiente de acero. El conjunto queda encerrado en una envolvente cilíndrica. No es desusado el que se utilice una combinación de materiales de construcción. A este tipo de intercambiador de calor se le llama de tubos concéntricos o de tubo y anillo. en un intercambiador que haya de utilizarse para disoluciones de álcalis cáusticos calientes. por lo que debe conseguirse una gran área de contacto superficial para que se realice la mejor transmisión del calor. la reparación de un gran intercambiador de calor de haz de tubos en una instalación química. Los aparatos o equipos de intercambio de calor pueden ser tubulares o de placas. el metal Monel. empleando en general los primeros para fluidos industriales y los segundos se emplean para el sector de alimentos dada la facilidad que tienen estos. o en varios tramos o juegos (figura 139) dependiendo de . en uniones roscadas provistas de prensa-estopa y empaque. Las partes principales que componen un intercambiador de doble tubo son los juegos de tubos concéntricos. del espacio disponible y de las caídas de presión complementando los resultados del estudio propio de transferencia de calor. Un arreglo de dos juegos se denomina horquilla. los cuales se unen entre sí por medio de codos en U para los tubos interiores y cabezales de retorno para los tubos exteriores. Figura 139 Intercambiador de doble tubo Los intercambiadores de doble tubo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS la longitud total del aparato. Figura 140 Flujo en paralelo y en contra corriente . pueden tener flujo en contracorriente o flujo paralelo. en tanto que la salida de los tubos interiores es recta. como se aprecia en la figura 140. La salida y entrada del tubo exterior se efectúa mediante una T. cuando la superficie de transferencia de calor es relativamente pequeña y se emplean pocos juegos. por lo tanto excluye las uniones o codos en U de los tubos interiores. con sus consiguientes efectos perniciosos en la transmisión de calor. Ellos constan de un gran número de tubos de diámetro relativamente pequeño. muestra los flujos en paralelo y contracorriente. las pérdidas por fricción en los fluidos son muy altas. lo que limita su uso para superficies totales de transferencia de calor entre 10 y 20 m2 como máximo. Para obviar estas complicaciones se han introducido los intercambiadores de tubo y carcasa. La parte del aparato comprendida entre las placas circulares y el extremo de la carcasa se denominan cabezote y es el espacio por donde un fluido entra y se distribuye por el interior de los tubos y luego se recoge para salir del aparato. en tanto que sobre el cuerpo de la carcasa van las tuberías para el fluido que circula por el exterior de los tubos. o también llamados de tubo y coraza. en el que se aprecia la disposición de los tubos de pequeño diámetro en el conjunto. siendo su longitud efectiva aquella sobre la cual ocurre transferencia de calor. Estos equipos son muy útiles. puntos de fuga y espacio ocupado. aseo. así como las variaciones de temperatura de los fluidos en función de la longitud del tubo o de la tubería. mantenimiento. 6. El aseo es complicado y desarmar los aparatos es muy engorroso. los cuales .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los intercambiadores de doble tubo se arman en longitudes de 4. La Figura 141 muestra un esquema de un Intercambiador sencillo. ensamblados en sus extremos a placas circulares y rodeado todo el conjunto por un tubo de gran diámetro llamado carcasa o coraza. 5 o 7 m. aproximadamente para cada juego. En los cabezotes se conectan las tuberías de entrada y salida del fluido que circula por el interior de los tubos. Al emplearse bastantes juegos. etc. no existe una distribución uniforme en los flujos y los riesgos de incrustación son muy altos.2 LECCION 43 INTERCAMBIADORES DE TUBO Y CARCAZA Gran cantidad de procesos industriales requieren una superficie de transferencia de calor bastante alta que implicaría un gran número de horquillas con las consiguientes complicaciones en las pérdidas de carga. La Figura 140. cabezal Otro sistema consiste en emplear un sello o empaque sujetado por un anillo roscado a la placa circular.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS se ajustan en sus extremos. Figura 142 Disposición de deflectores . a las placas circulares o tubulares de soporte por expansión con la ayuda de un mandril cónico. Figura 141 Intercambiador de tubo y carcasa a . uso de herramientas especiales para su montaje y fácil operación de mantenimiento.Deflectores o bafles b – tubos c – varilla guía d – soporte circular e – espaciador de tubos f – carcaza h – cabezote i . este método es más usual pues evita: deformación en los tubos. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las placas circulares o tubulares de soporte también sirven como pared separadora de los fluidos que circulan. se introducen las placas deflectoras o bafles espaciados a lo largo de la carcasa. La distancia entre las placas deflectoras es el espaciado de los deflectores y se mide de centro a centro. uno por el exterior de los tubos y dentro de la carcasa y el otro por el interior de los tubos. que también pueden ser de disco o corona y de orificio. Se emplean varillas guías para darle consistencia a las placas deflectoras y van de extremo a extremo soportadas por las placas tubulares o placas circulares. así como para ayudar a soportar a los tubos. Las placas deflectoras pueden cubrir desde tres cuartas partes hasta la mitad del diámetro de la carcasa y se llaman placas del 25% ó del 50% según sea el caso. mediante tornillos de presión. En la figura 142 se aprecian las distintas formas de los deflectores. usualmente el espaciado no es mayor que el diámetro de la carcasa ni menor a un quinto del diámetro de la misma. Buscando crear turbulencia en el fluido exterior a los tubos para aumentar la transferencia de calor. Figura 143 Clases de arreglos para tubos . etc.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los tubos para intercambiadores de calor.17 y 20 pies. hasta diámetros de 12 pulgadas se fabrican en tubo de acero y sus especificaciones son las que corresponden a los tubos para conducción de fluidos. llamada claro. Las carcasas de forma cilíndrica tienen diámetros estándar.. Las normas tema (Tubular Exchanges Manufacturers Association). se denominan también tubos de condensador y tienen características especiales. por tanto no deben confundirse con los tubos para conducción de fluidos en hierro o acero. o con los tubos para intercambiadores tubulares. Los tubos se disponen o arreglan en una ordenación triangular u ordenación cuadrada. Carcasas de diámetro superior a 24 pulgadas se fabrican en placas de acero. y se encuentran con diferentes espesores de pared.1 Clases de intercambiadores de tubos y carcaza Los intercambiadores según su construcción y disposición de flujo pueden clasificarse como: . El diámetro exterior. normal o rotado. corresponde exactamente al diámetro nominal del tubo y se construyen en varios metales o aleaciones como acero.25 veces el diámetro del tubo y para el arreglo cuadrado debe dejarse mínimo 1/4 de pulgada entre las paredes de los tubos. Pt más comunes para arreglo triangular en tubería de 1” DE es de 1 1/4” y para DE 3/4” el espacio es 15/17”. La distancia entre los tubos adyacentes. cobre. 6. Los claros o espaciados de los tubos. facilitar el flujo y la limpieza externa de los tubos. 12. o centros de los orificios en las placas. no puede ser muy corta para evitar debilitamiento en las placas deflectoras y de soporte. tal como se aprecia en la Figura 143. especifican que para el arreglo triangular. Entre 12 y 24 pulgadas el diámetro nominal es igual al diámetro exterior y el grueso es estándar de 3/8 de pulgada lo que permite soportar presiones hasta de 300 psi. a la vez la triangular puede ser sencilla o espaciada. aluminio. las longitudes normalmente son de 8.2. en arreglo cuadrado para 1” el espaciado es de 1 1/4” y para DE de 3/4” el espaciado es de 1 “ esta distancia es medida entre el centro de los tubos. Los arreglos cuadrados pueden disponerse. buscando en esta última dejar espacios para el fácil aseo y mantenimiento. bronce. el espaciado debe ser de 1. según el número BWG. puede ser de flujo paralelo o de flujo en contracorriente. se denominan pasos. o . Las direcciones de flujo. La figura 144 representa un Intercambiador 1-1 que de acuerdo a como se establezcan las conexiones para las tuberías. de tal forma que un Intercambiador 1-1. tiene una sola dirección de flujo del fluido que va por el exterior de los tubos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS - Acorde con el flujo Flujo paralelo Flujo contracorriente Flujo paralelo y contracorriente De uno y dos De dos y cuatro - Acorde con los pasos - Acorde con la construcción De cabezal fijo De cabezal flotante Figura 144 Intercambiador de paso simple (1-1) Los intercambiadores en los cuales el flujo es paralelo o en contracorriente son los llamados intercambiadores 1-1 y en ellos no existen cambios en la dirección de flujo de los dos fluidos. es entonces un Intercambiador 1-2. Figura 145 Figura 146 Intercambiador (2-4) Cuando existe un cambio de flujo en la carcasa y cambios de flujo en los tubos. Figura . se tiene un Intercambiador 2-4 o sea dos pasos en la carcasa y cuatro en los tubos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS por la carcasa y una sola dirección de flujo del fluido que va. se tiene un Intercambiador de flujo paralelo-contracorriente y a la vez de un paso en la carcasa y dos pasos en los tubos. por el interior de los tubos. es decir existen dos direcciones de flujo en la carcasa y cuatro en los tubos. permitir que el flujo por el interior de los tubos cambie de dirección y opere una sección con flujo paralelo y otra sección con flujo en contracorriente. Figura 145 Intercambiador (1-2) Los intercambiadores pueden mediante un arreglo en los cabezotes. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 146 Intercambiadores de más pasos implican diseños muy complejos y realmente son poco usuales en la industria de alimentos. Estos problemas se han superado en los intercambiadores de placas. Para la carcasa puede introducirse un segundo cabezote unido por una junta de dilatación en uno de los extremos. ya que los pasos y la carcasa tienden a dilatarse diferentemente porque los gradientes de temperatura son muy diferentes. como caída de presión relativamente altas. aunque también ofrecen algunas desventajas que se discutirán más adelante. Un sistema que obvia el cabezal flotante es el empleo de tubos en U. lo que trae como consecuencia esfuerzos que son extremadamente críticos en los intercambiadores de cabezal fijo 1-2 o 2-4. eficiencia térmica relativamente baja y dificultades en su aseo y mantenimiento. Figura 147 Intercambiador de placas . equipos de alta eficiencia térmica. Uno de los problemas que se tiene en los intercambiadores de tubo y carcasa es la expansión de los tubos por efecto de la dilatación térmica. 6. La placa tubular de soporte de los tubos se denomina también cabezal y puede estar fijo a la carcasa.3 LECCION 44 INTERCAMBIADORES DE PLACAS Los intercambiadores de tubos presentan algunas desventajas. con este diseño la U permite la expansión libre de los tubos. Para contrarrestar el efecto de dilatación se ha introducido un cabezal flotante el cual no está fijo al cabezote de la carcasa y permite que los tubos se dilaten. o puede estar suelto o flotante. permiten cambios en la dirección de los flujos y evitan mezclas o fugas de los mismos. Las placas generalmente en gran número son muy delgadas de forma rectangular. ellas pueden ser terminales. Acorde con la función que desempeñan las placas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los intercambiadores de placas constan de un marco cuyos extremos son dos bloques rectangulares llamados cabezotes. (Figura 147). a la vez que asegura una completa y adecuada distribución de flujo. Figura 148 Placas para intercambiadores Las placas son fácilmente aseadas y en operaciones de bache puede hacerse rápidamente aseo entre bache y bache aún desarmando completamente el aparato. Las placas van provistas de empaques de caucho que permiten su separación y la formación de la cámara por la cual fluyen los líquidos. de acero inoxidable y también disponible en cupro-níquel. Cada placa provee una amplia superficie de transferencia debido a su diseño corrugado por una serie de canales o hendiduras impresas paralelamente en la placa. igualmente. . El diseño corrugado favorece la rigidez de la placa y la turbulencia. de cambio de flujo y normales como se representan en la Figura No 148. Los empaques. aún para los fluidos viscosos o número de Reynolds bajos. igualmente sobre ellos van las guías de soporte de las placas. Sobre los cabezotes van las uniones para las tuberías de entrada y salida de los fluidos. siendo uno de ellos móvil y provisto de un gran tornillo que permite ajustar las placas que se encuentran en el interior del aparato. La figura No 150 muestra un Intercambiador de cuatro pasos y dos cuerpos. Tampoco son prácticos para suspensiones sólidas. puede fluir dentro de la misma estructura como en el caso de enfriamientos y calentamientos de dos fluidos empleando uno como medio calefactor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La gran ventaja de estos equipos es que el área de transferencia de calor puede modificarse casi inmediatamente. de tal forma que en estos intercambiadores pueden presentarse flujos en paralelo y en contracorriente. No son equipos apropiados para condensación de vapores ni deben usarse en transferencia de calor en gases. al punto que diferentes fluidos. Igualmente. es la esterilización por pasterización denominada pasterización continua. Quedan pues. debido al espacio tan reducido que existe entre placa y placa. 3 ó 4 ó aun más. altas temperaturas ya que ellas pueden causar daños a los empaques. cervezas. Para la concurrencia de dos operaciones (calentamiento y luego enfriamiento o viceversa) se requieren dos cuerpos. al tenerse transferencia de un fluido con otros dos se requieren dos o más cuerpos. lo que permite gran versatilidad en su uso. Figura 149 Flujo en los intercambiadores de placa de un paso Los pasos son cambios de dirección en el flujo. leche y jugos y se lleva a . que generalmente son de caucho vulcanizado. Un cuerpo es el conjunto de placas continuas en las cuales ocurre operación de transferencia entre dos fluidos. limitados a líquidos. La Figura 149 muestra los flujos de dos líquidos A y B en un Intercambiador de placas sencillo o de un paso. se aplica especialmente a vinos. Uno de los más amplios usos de los intercambiadores de placas en la industria de alimentos. Factores limitantes para el uso de los intercambiadores de placas con las altas presiones (se admiten hasta 150 psi) que pueden causar deformaciones en las placas e igualmente. El fenómeno de pasterización. en razón a la operación de flujo continuo en los fluidos. quitando o adicionando placas. bien sea calentamiento o enfriamiento. pasterización Figura 150 Intercambiador de placas de dos cuerpos En el precalentamiento el líquido que se va a pasterizar se calienta de la temperatura de entrada al aparato hasta unos 30 – 40°C. evaporación y las aplicaciones de alta suciedad. se emplea un refrigerante a baja temperatura para llevar el líquido pasterizado a su temperatura de almacenamiento o de envase. calentamiento. Es muy usado para la calefacción o refrigeración con productos de alta viscosidad. Para las etapas de calentamiento y pasterización se emplea un líquido fresco a altas temperaturas y que provoca una elevación de temperatura a 57 °C – 75°C y luego. En la zona de enfriamiento. empleando como líquido calefactor. mantiene durante un muy corto tiempo la temperatura de pasterización. los procesos de cristalización. el que se ha empleado en enfriar el material ya pasterizado. . 6. Largos períodos de operación se han conseguido gracias al continuo raspado de la superficie. propiamente dicha y enfriamiento.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS cabo en cuatro etapas: precalentamiento. evitando así la suciedad y el logro de una tasa sostenible de transferencia de calor durante el proceso. que puede subdividirse en dos etapas.4 LECCION 45 INTERCAMBIADORES DE SUPERFICIE RASPADA Otro tipo de intercambiador de gran utilización en la industria alimentaria de calor es el "intercambiador de calor de superficie raspada". Los intercambiadores de superficie raspada son particularmente adecuados para la transferencia de calor con cristalización. para cristalización. Es un intercambiador robusto. confiable y está construido para perdurar. el intercambiador de calor de superficie raspada es el corazón de la línea. Es completamente sellado y aislado y cuenta con una caja de acero inoxidable anti-corrosiva que garantiza años de operación libre de problemas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los intercambiadores de superficie escariada tienen un elemento rotatorio con hojas unidas a un soporte para presionar o raspar la superficie interna. Figura 151 Hoja escariadora de intercambiador de superficie raspada. transferencia de calor con gran ensuciamiento de la superficie. es un intercambiador de calor de superficie raspada de alta capacidad y bajo consumo de energía. Utiliza como medio de enfriamiento al eficiente CO2. En los procesos de cristalización. diseñado para varios productos alimenticios. Este tipo de intercambiador de utiliza mucho en las plantas de ceras y parafinas y en las plantas petroquímicas. . transferencia de calor con extracción por disolventes y para transferencia de calor de fluidos de alta viscosidad. Los metales de construcción del intercambiador son conformados en frío y posteriormente soldados. Los metales más utilizados en este intercambiador son el acero al carbono y el acero inoxidable. el diseño de los sellos de agua ha sido mejorado y el mismo está compuesto de sólo unas pocas partes. como se muestra en la Figura 152 Los pasajes alternativos están sellados y dan paso a los fluidos. . se necesita menos energía por hora de producción. Incoloy. y el otro en una combinación de flujo cruzado y flujo en espiral.5 LECCION 46 INTERCAMBIADORES DE TIPO ESPIRAL El Intercambiador de calor de placas en Espiral. Además. 6. Para un desmontaje sencillo del rotor puede colocarse una grúa en su parte superior. Es posible inspeccionar y reemplazar los raspadores sin necesidad de retirar el rotor. o (3) un flujo de líquido en espiral. está formado por dos canales de láminas de metal relativamente largos. El espiral como elemento básico está sellado. ya sea por soldadura en cada lado del canal o mediante una junta (Sin asbesto base) en cada tapa lateral para asegurar los siguientes arreglos alternativos de los dos fluidos: (1) ambos fluidos se mueven en contracorriente en el espiral (2) un fluido se mueve en flujo en espiral. Por lo tanto. su configuración consiste en el enrollamiento helicoidal de dos placas alrededor de un mandril. cada fluido circula por un largo pasaje individual dispuesto en un paquete compacto. normalmente están provistos de pernos soldados para formar el espaciamiento de la placa. y aleaciones de níquel. mientras que el otro lo hace en flujo en contracorriente a través de la siguiente espiral. a través de los cuales circulan los dos fluidos. si se necesita sacar el rotor para un mantenimiento adicional. Otros metales que se incluyen en su construcción son el titanio. Hastelloy. está equipado con cubiertas en cada extremo. Además el intercambiador. las cuales se separan para formar un par de canales en espiral. éstos permanecen en su lugar en el rotor durante esta operación.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En comparación con otras máquinas de igual capacidad. para su inspección y mantenimiento. De todas formas. Para la condensación o aplicaciones de vaporización. los coeficientes de transferencia de calor son más grandes que los de un intercambiador de tubo y carcasa Debido a los pasajes rectangulares curvados la exigencia de la superficie es aproximadamente un 20% inferior a la de uno de tubo y carcasa para la misma exigencia de transferencia de calor. La altura de paso típico de cada fluido por su canal en espiral es de 5 a 25 mm y el espesor la chapa es de 1. la unidad se monta en posición vertical. como flujo efectivo de gas o elevado flujo de líquidos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 152 Intercambiador tipo espiral El intercambiador de placas en espiral tiene un diámetro relativamente grande.8 a 4 mm Los coeficientes de transferencia de calor no son tan altos como en un intercambiador de placas.8 m. se utiliza flujo cruzado (flujo directo) en ese lado. debido a los giros en espiral. si las placas no están corrugadas. Sin embargo. o en aplicaciones en refrigeración de gases Cuando hay restricción de la caída de presión en un lado. El intercambiador más grande se construye con una superficie máxima de alrededor de 500 m2 para un diámetro máximo de 1. La unidad de espiral en contracorriente se utiliza para la condensación líquidolíquido. . Se utiliza como termosifón o hervidor de agua. Mediante el ajuste a diferentes alturas en los canales. . El índice de ensuciamiento se disminuye con el aumento de la velocidad del fluido. y por lo tanto. con incrustaciones y lodos con mayor facilidad a causa del flujo del fluido en un solo pasaje. lodos densos. lo que resulta una pérdida de calor insignificante debido a que su temperatura de entrada está más cerca a la temperatura ambiente. el máximo el tamaño está limitado. El índice de ensuciamiento es muy baja comparada con el de una unidad de tubo y.6 a 2. pero la mayoría están diseñados para funcionar a 200 °C Reparaciones en campo son difícil debido a las características de construcción. Una versión de Intercambiador en espiral con espárragos soldados para el espaciamiento de las placas se aplica para intercambio de calor con los dos fluidos en contracorriente en espiral. La máxima presión de trabajo varía de 0. Por lo tanto. Los usos de este intercambiador son los siguientes Este intercambiador es muy adecuado como un condensador o rehervidor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las unidades horizontales se utilizan cuando las concentraciones de sólidos existentes en el líquido son elevadas. con anchura reducida es utilizado para lodos y otros fluidos con suciedad fuerte. carcasa Son más susceptibles a las técnicas de limpieza mediante agentes químicos La limpieza mecánica también es posible con la eliminación de las cubiertas de cierre final. con juntas de amianto comprimida. El volumen vacío interno es menor (menos del 60%) que en un intercambiador de tubo y carcasa. los lodos digeridos de aguas residuales y efluentes industriales contaminados. es una unidad relativamente compacta. Si el pasaje se empieza a ensuciar.5 Mpa calibre (90 a 370 psig) para las unidades de gran tamaño. Se prefiere especialmente para aplicaciones que tienen líquidos viscosos. También se utilizan en el tratamiento de las suspensiones y el manejo de los residuos de licores en la industria del alcohol. carcasa No se utiliza aislamiento en la parte externa del intercambiador en razón a que el fluido frío fluye en el pasaje exterior. se incrementa la velocidad del pasaje. se logran diferencias considerable en las tasas de flujo volumétrico en las dos corrientes Las desventajas de este intercambiador son las siguientes: Como se señaló anteriormente. Las ventajas de este intercambiador son las siguientes: Se pueden manejar líquidos viscosos. el mantenimiento es menor que con una unidad de tubo y. La temperatura máxima se limita a 500 °C. Describir algunas de las características limitantes de la Maquinaria y equipos en la industria de alimentos aplicados en la transferencia de calor de los procesos de producción de alimentos. 4. ¿Cuáles son los equipos para calefacción aplicados en la transferencia de calor de los procesos de producción de alimentos . Identificar los elementos básicos de los tipos maquinaria y equipos aplicados en la transferencia de calor de los procesos de producción de alimentos y describir el papel de cada uno de ellos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS ACTIVIDAD 2 1. ¿Cuáles son los tipos maquinaria y equipos aplicados en la transferencia de calor de los procesos de producción de alimentos 2. 3. asp http://www.htm http://www.net/~termopan/catalogos/catalogo%20cinta-red.spiraxsarco.com/topic/refrigeration # ixzz1ZQHr5Ww .pdf http://www.answers.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Bibliografía y Cibergrafia Unidad 2 http://www.com/resources/steam-engineering-tutorials/the-boiler-house/shellboilers.com/hornos%20industriales.spiraxsarco.asp http://www.emison.termopan.com/resources/steam-engineering-tutorials/introduction/steam-theenergy-fluid. Humidificación (deshumidificación) contacto entre aire seco y agua líquida. la acetona se encuentra en gran proporción en el tetracloruro de carbono. Adsorción: eliminación de las materias coloreadas que contaminan las soluciones impuras de agua poniendo en contacto las soluciones líquidas con carbón activado. ii) Gas-líquido: Destilación (ácido acético y agua). no existen operaciones industriales de separación en esta categoría.1 GENERALIDADES Antes de entrar en la descripción propiamente dicha de los equipos de transferencia de mas se hace una breve exposición de las operaciones con transferencia de masa Los 3 estados de agregación: gas. se disolverá en el líquido). líquido y sólido permiten seis posibilidades de contacto de fases: i) Gas-gas: esta categoría no es prácticamente realizable ya que todos los gases son solubles entre sí. v) Liquido-sólido:.Absorción gaseosa (desorción). Ejemplo solución de acetona -agua se agita con tetracloruro y se deja reposar. iv) Liquido-líquido: extracción líquido contacto directo de 2 fases inmiscibles.aire en contacto con agua líquida. iii) Gas-sólido: -sublimación de un sólido -secado. (Ejemplo: mezcla amoniaco-.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS UNIDAD 3 MAQUINARIA Y EQUIPOS APLICADOS EN LA TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR Y EN DIFERENTES TIPOS DE PLANTAS DE PROCESOS ALIMENTARIOS CAPITULO 7 EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA 7. vi) Sólido-sólido: debido a las velocidades de difusión extremadamente lenta entre fases sólidas. • Clasificación según las características de los procesos .cristalización fraccionada lixiviación: extracción mediante hexano del aceite de las oleaginosas. una gran cantidad de amoniaco pero esencialmente nada de aire. el proceso de fabricación ha de asegurar un gran desarrollo superficial mediante una elevada porosidad. Los adsorbentes naturales (arcillas.Discontinuos: Batch . se aprovecha la capacidad especial de ciertos sólidos para hacer que sustancias específicas de una solución se concentren en su superficie sólida.1.500 m2/g.1 Generalidades del proceso de Adsorción: Operación de transferencia de masa que comprende el contacto de líquidos o gases con sólidos donde se produce una separación de componentes de una mezcla líquida o gaseosa por adherencia a la superficie del sólido.1 LECCION 47 TORRES DE ADSORCION 7.Continuos .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS .2 Agentes Adsorbentes Los materiales sólidos empleados como adsorbentes son productos naturales o sintéticos.Semicontinuos 7. denominada g. . la cual se puede determinar mediante la siguiente expresión: g = Número de poros ocupados Número Total de Poros 41 El mecanismo de transferencia de masas se lleva a cabo de la siguiente forma: 7.000 y 1. Como fenómeno físico-químico se explica desde el punto de vista en la cual las moléculas que están en una fase fluida interactúan con una superficie y se quedan adheridas sobre esta: Figura 153 Fenómeno de Adsorción Todas las superficies tienen una serie de poros activos que pueden adsorber moléculas (cantidad Limitada de acuerdo con el número de poros activos en la superficie del agente adsorbente). Es decir.1. En cualquier caso. zeolitas) tienen pequeñas superficies.No estacionario. Los adsorbentes industriales y los carbones activados de buena calidad pueden llegar a tener entre 1. 1 mm. o incluso insuficiente para retenerlo. afectan a la cinética o velocidad con la que se lleva a cabo la adsorción. produciendo la menor pérdida de carga posible tanto en lechos fijos como en los móviles o fluidizados. controla la capacidad real del soluto. En éstos ambas placas de carbón están lo suficientemente cerca como para ejercer atracción sobre el adsorbato y retenerlo con mayor fuerza. por desorción. • Fácil regeneración. a su afinidad por la materia orgánica y que es regenerable. sólo una placa ejerce atracción sobre el adsorbato y entonces lo hace con una fuerza menor. es la de la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemists). El CARBÓN ACTIVO El carbón activado tiene una gran variedad de tamaños de poro los cuales pueden clasificarse de acuerdo a su función. Por lo tanto. y que corresponde a 0. especialmente en el caso de los procesos continuos. Los primeros consisten en espacios entre placas grafíticas con una separación de entre una y cinco veces el diámetro de la molécula que va a retenerse. • Costo bajo. Otra clasificación de los poros. aunque tienen poca influencia en la capacidad del carbón activado. en poros de adsorción y poros de transporte. Dentro de las características importantes que debe reunir un buen adsorbente se encuentran las siguientes: • Alta capacidad de adsorción. de acuerdo a lo siguiente: microporos: menores a 2 nm . a priori las afinidades relativas entre un material poroso y una sustancia. En esta clase de poros. Actúan como caminos de difusión por los que circula la molécula hacia los poros de adsorción en los que hay una atracción mayor. Como substancia absorbente se utiliza el CAG (C activo granulado) debido a su gran superficie. que van hasta el de las grietas que están en el límite detectable por la vista. • Propiedades físicas y tamaño de partícula adecuados para garantizar la necesaria resistencia mecánica y facilidad de manejo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Como quiera que los mecanismos de adsorción son muy complejos y no se han determinado con precisión aún. y tienen un rango muy amplio de tamaños. La relación de equilibrio entre las fases influye en la eficacia con que se alcanza la capacidad final y. que se basa en el diámetro de los mismos. no se dispone de una norma satisfactoria mediante la cual puedan preverse. en muchos casos. Los poros mayores que los de adsorción son los de transporte. tanto de la materia prima como del proceso de fabricación. tales como las que son coloreadas o las substancias húmicas -ácidos húmicos y fúlvicos. el cloruro de mercurio. tales como olores. que aproximadamente corresponden a compuestos más volátiles que el agua. el dicianuro de cobre. Propiedades relacionadas con el tipo de carbón activado La adsorción aumenta cuando el diámetro de los poros predominantes está entre una y cinco veces el diámetro del adsorbato. No así la inorgánicas. especialmente en fase líquida. Propiedades relacionadas con el adsorbato Antes de enumerarlas. el yodo y las sales de plata. pero a continuación se listarán de una manera organizada. la capacidad de un carbón activado para retener una sustancia determinada. sabores y muchos solventes. no sólo está dada por su área superficial.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS mesoporos: entre 2 y 50 nm macroporos: mayores de 50 nm (típicamente 200 a 2000 nm) Los microporos tienen un tamaño adecuado para retener moléculas pequeñas.que se generan al descomponerse la materia orgánica. Los mesoporos son los apropiados para moléculas intermedias entre las anteriores Por lo tanto. hay que mencionar que todo tipo de moléculas orgánicas se adsorben bien en el carbón activado. estas propiedades tienen una influencia pequeña respecto a cualquier otra de las que se están listando. . Los macroporos atrapan moléculas grandes. Sin embargo. así como por condiciones del gas o el líquido en el que se lleva a cabo este fenómeno. excepto en algunos casos como los molibdatos. junto con otras que aún no se han mencionado. sino por la proporción de poros cuyo tamaño es el adecuado: una a cinco veces el diámetro de la molécula de dicha sustancia. Algunas de éstas ya se describieron en la sección anterior. Propiedades y condiciones que afectan la adsorción en carbón activado La adsorción en carbón activado se ve afectada por diversas propiedades tanto del carbón como del adsorbato. Diferencias en la química superficial y en los constituyentes de las cenizas pueden afectar la adsorción. los cianuros de oro. entre otros. generalmente aumenta la adsorción al disminuir el pH. Propiedades relacionadas con el gas o el fluido que rodea al carbón activado En fase líquida. Los equipos empleados en operaciones continuas son las torres empacadas o con lecho fijo. a través de mallas que impiden el paso de partículas del sólido adsorbente. en donde ocurre el contacto de la mezcla de líquidos con el adsorbente en el lecho. aumenta la solubilidad del adsorbato. y se adsorbe en menor proporción. bromo o yodo. Las moléculas orgánicas no polares se adsorben con mayor fuerza que las polares. ésta aumenta al disminuir la solubilidad del adsorbato. Para el caso de adsorción en fase líquida.1. Los residuos en esta operación se encuentran generalmente en el fondo de los tanques como lodos de adsorbente gastado y contaminado Ver Figura 154 . Las moléculas orgánicas ramificadas se adsorben con mayor fuerza que las lineales. facilitando la movilidad del adsorbato y por lo tanto acelerando su velocidad de difusión hacia los poros. a menos que sean extremadamente solubles. también disminuye la viscosidad del solvente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La adsorción de compuestos orgánicos es más fuerte al aumentar su peso molecular. la teoría dice que ésta no se ve afectada por la temperatura. Todo lo anterior generalmente resulta en un aumento de la adsorción al aumentar la temperatura.3 Operación de la columna de Adsorción Los procesos de adsorción tienen lugar en las columnas de adsorción (Normalmente cilindros completamente llenos de Carbón Activado Granulado CAG). mientras el tamaño de la molécula no rebase al del poro. 7. a mayor temperatura. La mayoría de las moléculas orgánicas que tienen ligados átomos de cloro. NOTA: Las moléculas orgánicas de más de tres carbonos generalmente se adsorben. Por otro lado. a mayor temperatura. Sin embargo. se adsorben con mayor fuerza. Para el caso de adsorción en fase líquida. la cual se define como la zona de transferencia de masa que. el agente Adsorbente se va degradando y pierde su eficiencia haciendo que los ciclos de regeneración sean cada vez más frecuentes. especificada según las condiciones de diseño y los requerimientos de concentración mínima del contaminante. Llegado el momento en el cual se alcanza la saturación total del agente Adsorbente. será necesario proceder a su salida fuera de servicio. en condiciones normales la solución saldrá de la torre al final del proceso con una concentración de sustrato Cs. en donde las primeras capas de agente adsorbente del equipo ya están saturadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 154 Torre de Adsorción El proceso tiene lugar como se describe a continuación. el contaminante se adsorbe en aquella zona aun libre de contaminante MTZ. en la medida en que avanza la adsorción. La zona agotada se va desplazando cada vez hasta que MTZ toca el extremo con lo que se alcanza CSTD (Concentración Estándar o límite) a la salida y se tendría entonces completamente agotado el Agente adsorbente. En consecuencia se deberá disponer de un sistema apropiado de disposición final del agente adsorbente ya gastado y no regenerable de manera ambientalmente . para efectos del avance del proceso en estado estacionario. a la entrada a la columna de adsorción llega la solución con el agente que se quiere retirar con una concentración inicial Co. es importante tener en cuenta que en la medida en que se incrementan los ciclos regenerativos. la puesta en operación de la Torre de reserva y la regeneración del Agente adsorbente. para la eliminación total del mismo se requerirán tantas columnas en serie como sean necesarias. se describe el mismo en una columna en operación. se va saturando. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS sostenible. es necesario sacar de servicio el equipo para proceder a efectuar el ciclo regenerativo del agente Ver Figura 156. fácil accesibilidad en el . de tal forma que en el momento en que esta supere su valor mínimo de calidad establecido. para minimizar aspectos ambientales significativos debidos a este tipo de procesos. este se efectúa sobre la concentración de salida de la sustancia objeto de la adsorción. Figura 156 Ciclo de Regeneración del Agente Adsorbente Las columnas se regeneran con una mezcla vapor-aire en un horno a 900º C con lo que se consigue eliminar las substancias orgánicas adheridas. Figura 155 Proceso de Adsorción Para efectos del control operativo de la columna de Adsorción. Las columnas de adsorción con CAG Carbón Activado Granulado son los equipos más utilizados en la industria en general por su bajo costo. 5 Boca de carga. de altura para un • Polipropileno.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS mercado del agente adsorbente y procesos de regeneración con ciclos relativamente cortos con materiales y equipos disponibles en cualquier tipo de instalación destinada a procesos alimentarios En la Figura 157 se observan las partes de una columna de adsorción de dos etapas o lechos de Carbón Activado Granulado. Tabla 17 Especificaciones técnicas de una torre de adsorción con Carbón Activado Granulado CAG MATERIAL DE VENTILADOR FILTROS DE LECHOS DE CARBÓN LA TORRE AIRE DE ENTRADA • Poliéster fibra • Poliéster fibra • Prefiltros • Desde 30 cm. 4 boca de descarga. 7 Drenaje Las torres de carbón activo abarcan toda la gama posible tanto para la desodorización de corrientes gaseosas en la industria alimentaria como para la depuración del aire. 2 boca de descarga. 6 boca salida de aire. polietileno. hasta 90 de vidrio de vidrio regenerables cm. Figura 157 Torre de Adsorción de Carbón Activado 1 boca entrada de aire. PVC • Acero en calidad De 1 ó 2 lechos • Acero inoxidable dependiendo del caudal inoxidable AISIo de 2 lechos para la 316 absorción selectiva de . 3 boca de carga. • Polipropileno • Filtros de tirar rendimiento del 100 %. En el Tratamiento directo (para eliminar substancias colorantes del agua. Hay determinados colorantes en los que no se puede). es la absorción del SO2 presente en los gases de combustión mediante soluciones alcalinas. .2. llamada el agente absorbente. o bien. 7.1 Generalidades La absorción es una operación unitaria de transferencia de materia que consiste en la transferencia de uno o más componentes minoritarios de una corriente gaseosa a una corriente líquida. de alta pureza para uso en la preparación de alimentos es decir. La absorción puede ser física o química.2. Esencial en el acondicionamiento de aguas. lo mismo que la absorción de CO y CO2 del gas de síntesis de amoníaco. Una aplicación de mucha utilidad en la industria alimentaria directamente relacionada con la generación de vapor en las calderas. según que el componente de la fase gaseosa lo realice en el líquido absorbente o reaccione con él dando un nuevo compuesto químico. desabsorción o "stripping" y su finalidad es eliminar o recuperar uno o varios componentes minoritarios de una corriente líquida por transferencia a una corriente gaseosa. La operación inversa se denomina desorción. La absorción se suele llevar a cabo en torres o columnas de relleno. Ver Figura 158. se puede recuperar posteriormente del líquido por destilación y el líquido absorbente puede desecharse o bien ser reutilizado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • Aluminio gases ácidos o básico Las aplicaciones de las columnas de adsorción en la Industria alimentara son de gran importancia en particular: Como técnica de afino para métodos biológicos en el tratamiento de aguas residuales con el proceso de lodos activados.2 Operación de la torre de Absorción El soluto o agente absorbido. mientras que la absorción de óxidos de Nitrógeno en agua en la etapa final del proceso de fabricación de ácido nítrico. Fundamentalmente dos son los propósitos de esta operación La de purificar una corriente gaseosa para su procesamiento posterior o su emisión a la atmósfera. para preparar un agua para un proceso de depuración posterior. 7.2 LECCION 48 TORRES DE ABSORCION 7. Recuperar un componente valioso presente en la corriente gaseosa. La disposición de flujos que acaba de describirse es en "contracorriente". se introduce la corriente de agente absorbente por la parte superior a través de un distribuidor. el cual cae por gravedad en el interior de la torre. La transferencia del componente de la corriente de gas a la corriente líquida absorbente se produce porque en cualquier sección de la torre. porcelana o diferentes plásticos. y material. forma. incrementando el contacto sobre la superficie externa del relleno en la torre. inertes y ligeros. . El relleno proporciona un área grande de contacto entre el líquido y el gas. existe una fuerza impulsora para la transferencia del componente a la fase líquida. tales como la arcilla. favoreciendo así un íntimo contacto entre las fases. una parrilla para soportar el relleno. por un lado una amplia superficie de interfase y. de acero o aluminio. siempre y cuando a cualquier altura. conectado a una serie de tubos en forma de corona circular que en su extremos poseen pulverizadores que convierten la corriente líquida en finas gotas para aumentar el área de contacto entre el gas que contiene el agente a absorber y el líquido absorbente. el cual se enriquece de soluto a medida que desciende por la torre. el cual puede ser cargado al azar en la torre o bien ser colocado ordenadamente a mano crea. un separador de nieblas para captar las gotas que pudiera arrastrar el gas a la salida del lecho. Al mismo tiempo. no exista equilibrio entre ambas fases. por otro un contacto intenso y turbulento entre ambas fases. A veces se utilizan anillos metálicos de pared delgada. Si la concentración del componente en la fase líquida es inferior a la que le correspondería si estuviera en equilibrio con la fase gas. El gas que contiene el soluto asciende a través de las hendiduras del relleno en contracorriente con el flujo líquido. La mayoría de los rellenos de torre se construyen con materiales baratos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El gas que contiene el componente a absorber se introduce por la parte inferior y atraviesa el relleno. La columna de relleno consta además de otros elementos. como: los sistemas de distribución de gas en la parte inferior de la torre. ya que el sentido de circulación de ambas fases es opuesto. Una masa soportada de cuerpos sólidos inertes que recibe el nombre de relleno. el cual consiste de una cierta cantidad de partículas de un determinado tamaño. y por tanto el volumen del relleno.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 158 Torre de absorción y diversos tipos de cuerpos de relleno La fuerza impulsora actuante es la diferencia entre la presión parcial en el gas del componente que se transfiere y la presión parcial que tendría el componente en un gas que estuviera en equilibrio con el líquido del punto considerado En la Figura 159 se muestra cualitativamente cómo son los perfiles de concentración a ambos lados de la interfase en cualquier sección de la torre de absorción. sus propiedades. . depende de la magnitud de las variaciones de concentración que se desean y de la velocidad de transferencia de materia por unidad de volumen de relleno. Por último cabe mencionar que el diámetro de una torre de absorción depende de las cantidades de gas y líquido tratadas. y la relación de una corriente a otra. y que la altura de la torre. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 159 Perfiles de concentración a ambos lados de la interfase en cualquier sección de la torre de absorción 7. en la cual haya un componente que queramos eliminar.3 Ventajas y aplicaciones En definitiva. la absorción gas-líquido se utiliza siempre que tengamos una corriente gaseosa. .2. desde los procesos petroquímicos hasta la purificación de un residuo gaseoso. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 160 Proceso de lavado de un gas. Absorción gas-líquido . 1. 8. no ocurre lo mismo cuando se utilizan para una alta capacidad. jaleas y confites.1. a través de los cuales se encuentra el medio que transfiere el calor.1.1 LECCION 49 EVAPORADORES Existen muchas clasificaciones de los equipos de evaporación. a continuación se muestra los tipos más importantes y algunas de sus características. aunque muchas veces están provistos de camisas de calentamiento (externa) o serpentines (internos). Figura 161.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 8 EQUIPOS DE TRANSFERENCIA DE MASA Y CALOR SIMULTANEOS 8. en la preparación de sopas y salsas y en la concentración de mermeladas. sólo para evaporar líquidos de poca viscosidad.1 Evaporador abierto Son simples. 8. comerciales y económicos. estos evaporadores son bastante útiles. En algunas oportunidades se puede utilizar el vacío.1. este evaporador posee en la parte inferior una serie de tubos horizontales que son circulados internamente por vapor de agua. Este tipo de evaporador presenta algunas desventajas ya que el banco de tubos obstaculiza la circulación y por lo tanto el coeficiente de calor generado es mínimo. Si no existe una agitación constante se corre el riesgo de sobrecalentar el producto que esté en contacto con la superficie de calentamiento. siempre que se puedan cerrar los depósitos.1 Evaporador de circulación natural 8. Su depósito o volumen de trabajo puede calcularse directamente. En la parte superior del evaporador queda un gran espacio que ayuda entonces a que se efectúe una separación de las gotas liquidas que son arrastradas por gravedad con el vapor que sale del líquido de la base. Son muy utilizados en la industria casera de alimentos para concentrar pulpas.2 Evaporador de tubos cortos horizontales A diferencia del abierto. La velocidad de evaporación es baja y su economía térmica es mínima. Para pequeñas cantidades de materia prima en proceso. . Su utilización en la industria de alimentos es muy escasa.1. La calandria o serie de tubos verticales que atraviesan la cámara de vapor. puesto que el líquido situado en el conducto de retorno se encuentra a menor temperatura que la de los tubos calentadores de ascenso.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8.3 Evaporador de tubos cortos verticales En este equipo. . de viscosidad moderada y anticorrosiva. Figura 161 Evaporador de tubos cortos verticales Generalmente se equipan con: calandrias de cesta que permiten para su limpieza ser fácilmente desmontadas. posee un conducto de retorno central que ocupa menos de la mitad del área de flujo de los tubos de ascenso. extracto de malta y jugos de fruta. el vapor se condensa sobre la superficie externa de los tubos colocados en la parte inferior verticalmente. En este sistema se logran generar corrientes de circulación natural. En la industria de alimentos se utiliza para concentrar soluciones de azúcar. Este tipo de evaporador es muy utilizado en la industria y se le llama evaporador normal. alcanza buenas velocidades de evaporación con líquidos que no tiendan a formar costras.1.1. sin ensuciamiento de los tubos. Su construcción es sencilla y de fácil acceso para su limpieza. 8. Las elevadas velocidades dentro de los tubos permiten obtener elevados coeficientes de transferencia térmica.1.1.1 Evaporador de película ascendente En general están compuestos de tubos de 3 a 12 mm de diámetro. seguidos de enfriamiento por evaporación flash. especialmente leche.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 162 Evaporador de circulación 8. Figura 162 izquierda. jugos de fruta y emulsiones cárnicas.3. En él la calandria o serie de tubos se encuentra colocada fuera del espacio separador de vapor o sea es externa. En los casos que así convienen las bombas son impulsadas por turbinas de vapor.1.2. El vapor de escape de éstas es utilizado para calentar el haz tubular del intercambiador del primer efecto térmico. El alimento . Evaporador de circulación forzada En este tipo de evaporadores de circulación forzada. 8.4 Evaporador de circulación vertical con calandria exterior Es una optimización del diseño anterior.1. se utiliza el concepto de recircular grandes caudales a elevadas velocidades dentro de los tubos con cortos períodos sucesivos de calentamiento. 8.1. Evaporadores de tubos largos Dependiendo del tipo de proceso existen varios tipos de evaporadores de tubos largos que se describen a continuación. Normalmente se impulsa el producto con bombas centrífugas sanitarias. Se utiliza para concentrar grandes volúmenes de alimentos líquidos a presiones reducidas.3. Se busca con este tipo de evaporador que mientras el producto con mayor viscosidad pase a la zona de película descendente. Con el transcurrir del proceso de evaporación el vapor formado desciende a gran velocidad por la parte central del equipo. pero dentro de un intercambiador de calor de placas. 8.1. de tal manera que el líquido concentrado se puede extraer directamente.1. los tiempos de resistencia son cortos. 8. Cuando se busca una alta concentración el líquido puede pasar a un segundo evaporador o ser recirculado en el mismo. con la diferencia que el líquido de alimentación entra por arriba del haz de tubos.1.4 Evaporadores de placas 8.1 Evaporador de pelicula ascendente descendente Este evaporador está basado para su funcionamiento en los mismos principios que delimitan a la película ascendente-descendente. El tiempo de residencia en un evaporador de este tipo es relativamente corto y el coeficiente de transferencia de calor es generalmente alto. arrastrando el líquido.3. Funciona así: dentro de las placas última y primera (4 .1) y segunda y tercera . comenzando a hervir al recorrer ascendentemente una corta distancia. La mezcla vapor-líquido que asciende entra a un separador. por ser aparatos bastante utilizados para concentrar productos sensibles al calor.1. igualmente se utilizan en la Tecnología de Productos Lácteos.3 Evaporador de pelicula descendente En su funcionamiento es semejante al de película ascendente. los cuales son bastante sensibles al calor. Al operarlo al vacío se logran concentrar jugos de naranja y otros cítricos. el líquido de alimentación diluido se concentre parcialmente en la zona de película ascendente. 8. dispuestas generalmente en unidades de cuatro.2 Evaporador de pelicula ascendente descendente Como su nombre lo indica es una combinación de los dos tipos de evaporadores de película ascendente y descendente. El líquido es arrastrado hacia la parte superior debido a que la expansión del vapor hace que las burbujas formadas asciendan a alta velocidad por los tubos y la arrastren. con relativa facilidad el mantener la temperatura de ebullición constante.3. el cual elimina el vapor. Se puede controlar en estos equipos. lográndose así altas velocidades durante el proceso. a medida que esto sucede el líquido se va concentrando formando una fina película sobre la pared de los tubos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS líquido que se va a concentrar ingresa por la parte inferior de los tubos precalentados cerca a la temperatura de ebullición.4. 5 Evaporador de flujo expandido de conos invertidos Al igual que en los evaporadores de placas. lo cual ayuda a bañar las paredes. conos delgados e invertidos de acero inoxidable.4. 8. en este equipo líquido y vapor fluyen a través de los espacios que dejan.6 Evaporadores de película delgada mecánica 8. la cual se separa pasando el vapor hacia la parte superior de la cámara por donde se escapa al exterior. 8.1. ascendiendo en forma de película por las placas (1 -2) y descendiendo de la misma forma por las placas (3 . Se evita con este diseño la recirculación interna. 8. Posee un eje de giro central por el cual ingresa el líquido de alimentación.1 Evaporador de superficie rascada horizontal Poseen una cámara con camisa de calentamiento.2 Evaporadores de pelicula descendente En éstos sólo existe fluidez del líquido en forma descendente sobre las placas mayores que las convencionales. La separación entre la superficie de . Además presenta facilidad para su desmonte y aseo por la pequeña superficie que ocupa. El área transversal de las cámaras horizontales suele disminuir en la dirección del flujo.1. Este eje se encuentra situado en la base de la pila de conos y entra a través de boquillas de alimentación. presenta altas velocidades. por la alta velocidad que adquieren en los espacios formados entre cono y cono.6. se entra al separador centrifugo.1. incrementándose la velocidad de transferencia y disminuyendo por ende el tiempo de residencia.1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS (2 . Se utiliza para concentrar productos alimenticios sensibles al calor. en la cual se encuentra ubicado un rotor montado vertical u horizontalmente. provistos de cierres para prevenir fugas. lo cual genera una óptima transferencia de calor y un tiempo mínimo de residencia. reduciendo las posibilidades de sobrecalentamiento del producto. El liquido forma películas delgadas. con múltiples láminas.3). estos son muy cortos. Una vez sale la mezcla vapor-líquido del intercambiador de placas. lo que permite disminuir los tiempos de permanencia del producto. ya que al igual que los evaporadores de tubos largos. el vapor se condensa en los espacios libres y el líquido precalentado hierve sobre la superficie de las placas. Este sistema se opera al vacío y en él el líquido alcanza prontamente la temperatura de ebullición.4). Es utilizado en la evaporación de productos cítricos. Por otra parte del sistema de conos tangencialmente sale a velocidad una corriente de vapor-líquido. ascendiendo sobre las superficies calentadas por el vapor. en los espacios de los conos calentados. café y productos azucarados.25 mm. de allí que se hable de evaporación de doble. 8. 8. El objetivo final de la utilización de este tipo de equipos no es otro que el ahorro térmico de la planta. concentración de leche.6. El tiempo de permanencia tampoco excede los 35 minutos. Sirve para manejar alimentos de alta viscosidad.2 Evaporador centrithery De película delgada mecánica.1. el cual puede utilizarse como medio de calentamiento de otro evaporador y así sucesivamente. es similar a la unidad de flujo expandido en el que la pila de conos por acción centrífuga lanza gotas del líquido desde la superficie de calentamiento. suero. El efecto en realidad es la manera de utilizar el vapor que sale de un evaporador y que contiene un buen nivel de calor. Lo importante es que la temperatura de ebullición del último evaporador sea lo suficientemente baja para lograr diferencias de temperaturas apropiadas. El efecto consiste en que un gas refrigerante se condense sobre los tubos de la calandria para aportar calor y se evapora en el condensador para condensar el vapor producido. mayor economía de vapor: . La siguiente relación confirma que a mayor número de efectos.25 mm utilizándose el equipo para la producción de pasta de tomate. 8. para lograr la concentración al vacío de productos altamente sensibles al calor.5 y los 1. triple y hasta múltiple efecto.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS transferencia y los bordes de las láminas del rotor oscilan entre los 0. pues esta evaporación no proporciona mayores rendimientos en capacidad a los obtenidos en los aparatos de efecto simple.7 La conservación de calor en los equipos de evaporación La forma de reutilizar el vapor que sale de un evaporador de simple efecto reduciendo así los costos de operación es un aspecto importante. pero su alto costo y baja capacidad hace que sólo sea usado como aparato de acabado para lograr especificaciones y normas de calidad en determinados productos. Sirve para concentrar productos sensibles al calor y permite lograr óptimas separaciones a elevada velocidad de transferencia y tiempo de permanencia corto. con lo cual se prevén las alteraciones de los alimentos sensibles. Las temperaturas utilizadas no sobrepasan los 20°C.1.6.3 Evaporador de ciclo de refrigeracion o bomba calorifica Son evaporadores conocidos también como de baja temperatura que utilizan bombas caloríficas. logrando las bajas presiones que se requieren para condensar el vapor y por ende las bajas temperaturas. aunque a veces se logran separaciones de 0.1. utilizando desde luego presiones cada vez más reducidas. de vapor para evaporar 1 Kg.1.1.4 Kg.7. De agua Otro ahorro que se logra al utilizar evaporadores de varios efectos es en el área instalada. parte del calor transferido se utiliza en el precalentamiento del líquido de alimentación del segundo efecto y así sucesivamente.1 Hacia adelante Es el método más conocido.7. Figura 163 Alimentación hacia adelante 8. Los principales métodos para conservar el calor en equipos evaporadores de múltiples efectos son: 8. Cuando la temperatura del líquido de alimentación es en el punto inicial. Para lograr desarrollar este método es necesario contar con una bomba de extracción y operar el equipo a presiones bajas controladas. o sea de un efecto hacia otro en forma secuencial: del primero al segundo y de este al tercero.6 Kg. de vapor para evaporar 1 Kg.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Una unidad de simple efecto necesita 1. El vapor de agua de alta calidad se condensa en la calandria del primer efecto. De agua Una unidad de triple efecto necesita 0. de vapor para evaporar 1 Kg.3 Kg. inferior a su punto de ebullición. De agua Una unidad de doble efecto necesita 0. El valor del coeficiente de transferencia de calor es por tal razón bajo en los últimos efectos. pues el área de cada uno de los efectos en un sistema múltiple es igual que la ocupada por un equipo de efecto único.2 Hacía atrás . etc. el líquido de alimentación va en el mismo sentido de los vapores hacia adelante. siempre y cuando las condiciones de operación global sean las mismas. En este sistema generalmente se da una pérdida en la economía del vapor: la viscosidad del líquido se incrementa debido al aumento constante de la concentración y a la reducción de la temperatura al pasar de un efecto a otro. o sea que combina la mayor simplicidad de la alimentación hacia adelante con la mayor economía de la alimentación hacia atrás.4 En paralelo . al pasar por superficies cada vez más calientes. por lo anterior es necesario controlar constantemente la temperatura para evitar el sobrecalentamiento del líquido. Se usa generalmente en plantas con un alto número de efectos.7.1. Figura 165 Alimentación mixta 8. Este sistema es realmente útil cuando se utilizan líquidos muy viscosos. El vapor más agotado sirve como medio de calentamiento del líquido más frío y diluido.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Para ejecutar este método es necesario utilizar bombas intercaladas entre los diferentes efectos. Con este método se logra mayor economía de vapor.1. La viscosidad aumenta con la concentración fenómeno que se compensa por las altas temperaturas que va adquiriendo el líquido. Figura 164 Alimentación hacia atrás 8.7.3 Mixta Como su nombre lo indica es un método que combina las ventajas de los dos anteriormente mencionados. fluyendo a contracorriente líquido y vapor. • -Disminuir los costos de manejo. Se usa especialmente en evaporadores de cristalización y tiene como gran ventaja el hecho de no utilizar bombas entre los diferentes efectos. que favorece la descomposición rápida de los mismos. transporte. contienen un alto porcentaje de agua. aroma y textura de los productos.1 Conceptos básicos Uno de los motivos para el secado de los alimentos es su conservación. agua de composición o de hidratación. son transformaciones irreversibles y la rehidratación o humidificación del alimento seco deja un producto diferente al original. Esta operación causa modificaciones apreciables en el gusto. mediante sencillos sistemas. .. Se considera al secado como el primer método empleado por el hombre para conservar sus alimentos. frutos y semillas aprovechando la exposición al sol. empaque y almacenamiento. en sustancias que la contienen como humedad.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Es un método que permite un mayor control del proceso. el pescado. carnes. superando así los continuos problemas de flujo a que se ven sujetos los otros sistemas. Indistintamente se emplean los términos desecación o deshidratación a esta operación de extraer agua. Figura 166 Alimentación en paralelo 8. vegetales. etc. leche. La eliminación del agua en los productos permite la conservación por periodos más o menos prolongados. 8. La extracción del agua. • -Evitar cambios físicos o químicos por un exceso de humedad. por medio del calor se denomina secado.2. sin embargo hay otras razones para llevar a cabo este proceso y son: • -Obtener un producto con el grado de humedad que exige la comercialización.2 LECCION 50 SECADORES Los alimentos naturales. desde hace siglos se seca la carne. favoreciendo así el manejo. Los huevos deshidratados pesan la quinta parte y ocupan una sexta parte del volumen de los naturales y se pueden conservar en condiciones ambientales sin necesidad de refrigeración. evaporación. Buscando mantener al máximo las características originales o minimizar los cambios irreversibles. Así no ocurran cambios microbiológicos que deterioren los productos. transferencia de calor y transferencia de masa. tienen lugar dos operaciones básicas. Las anteriores circunstancias han llevado a introducir operaciones previas al secado como: tamizado. centrifugación. El manejo de materias primas implica el tener cantidades adecuadas. Las normas de comercialización establecen contenidos máximos de humedad para productos alimenticios y en muchas ocasiones se hace necesario el secado para lograr los valores prefijados como es el caso de los cereales que se admiten con un máximo del 15% de humedad.. -Obtener productos que favorezcan al consumidor. lo que conlleva altos costos en la operación por el manejo de la energía calorífica. la segunda permite la transferencia como líquido o vapor de la humedad a través del sólido y transferencia de vapor de la superficie del sólido al ambiente. prensado. que son de todas formas mucho más económicas. la textura y aún el sabor en productos de panificación o repostería. Cuando un sólido húmedo es secado. etc. -Recuperar subproductos. se ha introducido un secamiento artificial con condiciones de humedad. temperatura y presión controladas. La primera es necesaria para evaporar el líquido que se extrae y consecuencialmente variar la temperatura del sólido. ósmosis. Son las características del producto lo que permite seleccionar las operaciones previas o en un caso dado no aceptarlas. cuando las condiciones climatéricas dejan productos del 18% o aún más de humedad. . la humedad puede favorecer cambios físicos o químicos como el color. El empleo de productos desecados permite extraer partes del material sin que se afecte el resto o se modifiquen las condiciones de almacenamiento. -Eliminar la humedad adquirida en operaciones previas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • • • • -Adecuar el material para procesos ulteriores. así su consumo diario sea relativamente bajo. Los productos deshidratados ocupan menor volumen y tienen menor peso que los productos originales. consecuencialmente los costos del manejo en general se ven disminuidos favoreciendo tanto al productor como al comprador. la conformación y estado de subdivisión del sólido que se va a secar. Esta transferencia de la masa crea un gradiente de concentración. sin embargo. por los mecanismos de transferencia de calor. forma o fragilidad. En los últimos años se ha desarrollado un mecanismo de secado que emplea microondas y en el cual efectos dieléctricos producidos por corrientes de alta frecuencia generan calor en el interior del sólido. los mecanismos de convección. o no permiten movimientos. por su tamaño. en tanto que la humedad se transfiere inicialmente en la superficie y luego del interior del cuerpo hacia su superficie. El mecanismo externo son los efectos producidos. Algunos autores emplean una clasificación acorde con el material manejado en el proceso de secado. Sin embargo. es decir. los cuales constituyen el mecanismo interno que incide sobre la tasa o rata de secado.2.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Las condiciones y ratas de secado dependen fundamentalmente de los factores que intervienen en los procesos de transferencia. el calor fluye de la superficie del sólido al interior del mismo.2 Equipos para secado Los equipos para secamiento pueden ser clasificados en varias categorías acorde con la construcción y al sistema de operación. como soluciones verdaderas y suspensiones coloidales. • CLASE II: Aquellos que no pueden ser bombeados. conducción y radiación individuales o en combinación son empleados en las operaciones comerciales. 8. pastas y sólidos suspendidos. la transferencia ocurre del interior al exterior como ocurre la transferencia de masa. un mismo material puede ser óptimamente secado en dos o más tipos de secador. los aparatos se diferencian fundamentalmente. pero si agitados como algunas suspensiones pesadas. originando movimientos del fluido dentro del sólido. Teniendo en cuenta las características de los materiales que se secaron estos se clasifican en: • CLASE 1: Materiales que pueden ser bombeados. • CLASE III: Son aquellos materiales que no pueden ser agitados. causando temperaturas más altas respecto a la superficie del cuerpo. independientemente del mecanismo de transferencia el flujo de calor lleva un sentido inverso al flujo de masa. Algunos materiales quedan entre dos clases y la selección de un secador debe . de gran tamaño. por las condiciones ambientales como temperaturas. velocidad y dirección del aire. humedad. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS hacerse para aquellos que pueden operar las dos clases, por ejemplo, para operaciones en bache, los secadores al vacío son aptos para Clase 1, Clase II. 8.2.2.1 Secadores estacionarios En este grupo de secadores se encuentran entre otros: De ambiente o solares, hornos o estufas, de bandejas o estantes, de cabinas o compartimentos, de carro, cama o lecho fijo, de vapor, anaquel o estante enchaquetado y de ollas. 8.2.2.1.1 Secadores de ambiente o solares. Es el tipo de secador más antiguo y más ampliamente usado por su bajo costo en equipo, mantenimiento y en el combustible. Su mayor uso se circunscribe a productos agropecuarios, algunos productos alimenticios y minería. Los productos que se van a secar se colocan generalmente, en el piso aunque hay diversas disposiciones dependiendo del producto en sí y de costumbres regionales. De todas maneras los métodos de colocación están sujetos a las condiciones climatéricas, siendo su mayor uso para épocas secas o poscosecha. Para disminuir riesgos o evitar humedecimiento por lluvias se emplean bandejas que pueden ser movilizadas manualmente o se colocan sobre remolques. Algunas se equipan con aditamentos para cubrirlas en caso de lluvia. Para manejar grandes volúmenes se requiere una considerable labor en áreas extensas de secamiento. Las tasas de secado son muy lentas y se corre el riesgo de obtener un producto no uniforme con índices de contaminación. Con el alto costo de los combustibles o energía convencional, se han desarrollado equipos que emplean indirectamente la energía solar. Estos equipos se clasifican acorde con su diseño y no se consideran de ambiente o solares. 8.2.2.1.2. Secadores de Cuartos u hornos (estufas) Igualmente son tipos antiguos y también de amplio uso. Generalmente son cubículos grandes con paredes fabricadas en material refractario y una puerta de acceso para introducir y retirar el material. El horno dispone de un medio de calefacción directo o indirecto, anaqueles o bandejas, ganchos y otros accesorios para manejar el material que se está secando (Figura 167). La carga puede voltearse intermitentemente, para acelerar el proceso de secado y producir un material más uniforme. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 167 Estufa tipo “mufla” El horno de piso dispone de un nivel inferior en donde se carga el material y se puede calentar por encima con corrientes de aire, o por debajo con aire caliente que pasa a través de orificios, dispuestos para tal fin, en el piso (Figura 168). Figura 168 Horno eléctrico Frecuentemente se llaman hornos a los secadores rotatorios, pero el término estufa se aplica a estructuras cerradas en las cuales se apilan los materiales para su secamiento. La pila se puede colocar en un carro que se introduce en ésta, o UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS puede hacerse directamente en el piso de la estufa; el proceso en este último caso es más demorado ya que se requiere dejarla enfriar para retirar el producto. Cuando se emplean carros, el horno puede usarse en forma semicontinua, operando como un túnel con dos aberturas; mientras que por una boca se retira el producto seco, por la otra se introduce el material húmedo (figura 169) Figura 169 Horno para carro Entre los aditamentos empleados en los hornos y estufas, se tienen tubos aleteados en los que circula vapor; el calor se transmite por convección y puede producir convección forzada, empleando ventiladores. Para productos que sufren de encogimiento, se puede disponer de duchas de vapor, para adicionar humedad al aire. Los hornos y estufas tienen ventajas sobre los secadores ambientales, pues no existe dependencia del clima, pero están Imitados a su capacidad. 8.2.2.1.3. Secadores De bandejas o estantes, cabinas o compartimentos. Indistintamente se aplican estos términos a los secadores, que emplean anaqueles sobre los cuales se colocan los materiales que se secarán. Estos secadores son recintos cerrados estacionarios, provistos de ventiladores para hacer circular aire a través del material húmedo. En los secadores de estantes, el material se coloca directamente encima del anaquel, en tanto que las de bandeja emplean estos recipientes para colocar dentro de ellas el material húmedo. Cuando se usan anaqueles dispuestos en un solo cuerpo, el secador se denomina cabina, en tanto si el secador dispone de dos o más cuerpos, recibe el nombre de secador de compartimentos. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En los secadores de compartimientos se puede secar gran cantidad de productos, algunos se emplean en trabajos de laboratorio o en pequeña escala, son de operación muy simple aunque de baja eficiencia. Son empleados en el secado de almidón. 8.2.2.1.4. Secadores De carro. Estos secadores son una modificación de los anteriores, buscando con ellos facilidad de operación y disminución de los costos. Los estantes o anaqueles van sobre un carro que permite un fácil manejo. Este tipo de secadores de amplio uso en la industria de pastas alimenticias. 8.2.2.1.5. Secadores De cama o lecho fijo. Como su nombre lo indica, este secador emplea un lecho de amplias dimensiones en el cual se coloca el material que se va a secar. Aire caliente se hace circular a través del lecho, obteniéndose muy buenos resultados cuando la circulación se efectúa de arriba hacia abajo; ello obedece a que se evitan fugas y se aprovecha todo el calor del aire; el secado ocurre en un pequeño vacío debido a que el aire al enfriarse y absorber humedad dentro del material, causa una pequeña diferencia de presión. En estos secadores y cuando el aire fluye de arriba hacia abajo, parte de la humedad del aire puede condensarse en la zona inferior del material y ser retirado, por arrastre en forma líquida. En el secador de lecho fijo, la operación es lenta, ya que el aire debe ser mantenido a baja velocidad para evitar excesivas caídas de presión a través del lecho; el secado no es uniforme ya que el área en contacto con el aire caliente se seca más. Es un equipo de operación relativamente engorrosa, por el tamaño del lecho, aunque económica y de conveniencia para ciertos usos. Son aquellos ampliamente empleados en la industria del almidón, en especial para el obtenido a partir de la yuca. 8.2.2.1.6 Secadores De vapor. Estos secadores tienen usos bastante específicos, especialmente en la industria de la madera, para el secado e inmunizado y en menor grado para retirar de sólidos líquidos diferentes del agua. El cuerpo del secador es un cilindro horizontal largo, provisto en su parte inferior UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS de serpentines, por los cuales circula vapor sobrecalentado. El material que se va a secar se apila en estibas y se coloca encima de carros para ser así introducidos en el cilindro. Una vez se cierra el cilindro, se inyecta un agente secante, el cual la mayoría de las veces es agua. Una vez el nivel llega a las estibas, se procede a calentar la carga. El agente secante se evapora, calienta el material, la humedad se evapora y se extrae conjuntamente con el agente secante. La mezcla se envía a un condensador para separar el secante de la humedad. Después de que se ha alcanzado un cierto grado de humedad, se retira el líquido del cilindro y se aplica vacío al cilindro para remover el agente secante o humedad residual que aún tiene el material. El agente secante y la presión dentro del cilindro pueden ser cambiadas para modificar las condiciones de secado, igualmente ciclos alternos de calor y vacío se aplican para optimizar el secado. Estos equipos son costosos, al igual que la operación, pero son usualmente rápidos, producen un material homogéneo libre de cuarteaduras y grietas. 8.2.2.1.6 Secadores De anaqueles o estantes enchaquetados. Estos secadores constan de una cámara en anaqueles horizontales enchaquetados, montados uno encima de otro. El material que se va a secar, se coloca en anaqueles o en bandejas u otros recipientes para ser colocados en los estantes. El calor se transmite por convección, desde la parte inferior; por radiación desde la parte superior, empleándose como medio de calefacción vapor, agua y aceite calientes. Estos aparatos permiten el uso de vacío en los anaqueles y el empleo del material congelado, teniendo gran aplicación en la industria farmacéutica biológica y para algunos productos alimenticios de fácil alteración. Tiene las desventajas de los equipos para procesos de bache y altos costos de mano de obra para el manejo de materiales. 8.2.2.1.7 Secador de olla. Es un secador típico para operaciones de bache, consta de una olla provista de una chaqueta, por la cual circula vapor. Dispone además de un agitador de brazos que mantienen el material en permanente agitación (Figura 170). UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 170 Olla para secado al vacío La humedad evaporada sale a través de una chimenea que puede conectarse a un sistema de vacío. Algunas ollas disponen de una puerta lateral para la carga y descarga del material, en tanto que otras tienen una puerta superior para la carga y una inferior en el piso para la descarga. Estos secadores, con el sistema de vacío, son empleados para remover solventes no acuosos de los sólidos. Posteriormente el solvente puede recuperarse condensando todos los vapores. 8.2.3 Secadores de tambor Son equipos en los cuales el material que se va a secar forma una película delgada sobre el exterior de un tambor que gira; por ello también reciben el nombre de película. Estos equipos se emplean para secar materiales pastosos. El material húmedo se adhiere al tambor, que se encuentra caliente debido a que por su interior circula vapor. A medida que el tambor gira, el producto se va secando, de tal forma que antes de completarse una revolución, el material ya está seco. Una cuchilla colocada longitudinal y horizontalmente, retira, despegando, el material que cae a un transportador. Existen equipos que operan con un solo tambor y otros con dos, los cuales giran en sentido opuesto (figura 171). UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 171 Secador de doble tambor Para los equipos de un solo tambor se acostumbra tener alimentación en una batea que está en la parte inferior del tambor. En los equipos de doble tambor, la alimentación puede hacerse como se aprecia en la figura 171. Para evitar daños en los tambores cuando el material en masas se forza entre ellos, la rotación se efectúa en el sentido contrario a la dirección de la alimentación, como se aprecia. Los secadores de tambor son muy apropiados para materiales que están clasificados entre la Clase l y la Clase II; un inconveniente lo constituye la humedad crítica alta de algunos materiales que exigen un tiempo considerable de secado, lo que conlleva diámetros muy amplios en el tambor o velocidad de giro supremamente lenta. Algunos materiales sensibles al calor pueden formar incrustaciones, lo que lleva a una deficiente transferencia de calor. 8.2.3.1 Secadores de transportador Algunos de los secadores de transportador son: Túnel, turbo, anaqueles con chaqueta rotatorios, de torre, de tornillo, vibratorio y vibratorio enchaquetado. 8.2.3.1.1. Secadores de túnel Un secador de túnel consiste en un recinto largo de sección radial relativamente Un cuarto tipo de secador de túnel es el de flujo cruzado en el cual el aire fluye transversalmente a la dirección de flujo del material. los túneles de secado son equipos muy costosos. El túnel es de flujo en contracorriente cuando el aire y el material fluyen en sentido opuesto. . En general. cintas u otros transportadores que llevan el material que se secará. pero limita la temperatura del aire. cuando el aire fluye en igual sentido al del material. comparativamente los de flujo cruzado y paralelo-contracorriente lo son más aún por los controles adicionales que requieren. por el contrario permite obtener productos bastantes secos. El calor requerido puede ser logrado por radiación o convección-conducción. El túnel del flujo paralelo-contracorriente combina las ventajas de emplear aire a alta temperatura: obtener productos muy secos. ya que al final del proceso el aire ha obtenido alta humedad. Esté equipo permite emplear aire con diferentes temperaturas y grados de humedad. cuando la alimentación del aire se hace por el centro y la salida por los extremos. o como el que se representa en la Figura 172 En el flujo paralelo el aire puede tener altas temperaturas ya que la alta humedad inicial del material evita daños en el mismo. realmente puede ser considerado como dos túneles en un mismo recinto. se tiene túnel de flujo en paralelo o contracorriente. pero generalmente no se obtienen productos muy secos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS pequeño y a través del cual circulan carros. Ejemplo figura 172 Figura 172 Horno frutos secos Normalmente se emplea aire caliente. Algunos tipos de túnel presentan flujo paralelo-contracorriente. son de bajo costo y muy económicos en su operación. manejan una amplia variedad de sólidos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Para materiales densos y granulados. Algunos secadores de este tipo se representan en la Figura 173 Figura 173 Secadores de túnel Figura 174 Secador de transportador con circulación forzada . se emplean bandas perforadas y el aire fluye por la parte inferior siendo forzado a atravesar el lecho móvil. Estos secadores reciben el nombre de secadores de banda con circulación forzada. Al terminar su recorrido esta segunda banda puede descargar en una tercera. apropiados tanto para productos granulares como para polvos.1. Dependiendo del modelo de secador. Estos secadores ocupan poco espacio. mediante una cuchilla niveladora. estos se colocan exteriormente al cuerpo del secador y mediante ductos se hace circular el aire. La banda superior descarga en la inferior que se mueve en dirección opuesta. El material seco se recoge a través de una tolva que descarga en un transportador. lo que permite condiciones de secado independiente en diversos puntos. Para forzar el flujo de aire se emplean deflectores longitudinales. ya que estos tienden a enredarse. puede tenerse un flujo cruzado o la combinación paralelo-contracorriente. circundando los ventiladores se tienen varillas verticales sobre las cuales van bandas metálicas dispuestas en anillos horizontales. permaneciendo estáticos estos dos aditamentos que van unidos al cilindro o carcasa del secador. sobre estas bandas se soportan las bandejas que reciben el material que se secará. el aire puede ser previamente calentado o se calienta dentro del secador mediante tubos aleteados por los cuales circula vapor y dispuestos verticalmente entre los extremos de las bandejas y las paredes del secador. El cuerpo central del secador está constituido por ventiladores o turbinas dispuestas verticalmente y soportadas sobre un mismo eje. tampoco procesa . Cuando no se tienen deflectores. 8. Las bandejas se limpian por medio de un raspador colocado a continuación de la cuchilla. El aire se introduce por aberturas ubicadas en el fondo del cilindro y mediante los ventiladores se hace circular a través de las bandejas para salir por la parte superior del secador.3. son muy económicos. El turbo secador no es apropiado para secar materiales fibrosos. El conjunto de bandejas gira a bajas revoluciones y cada nivel va descargando al inferior. En estos túneles puede emplearse también aire a diferentes temperaturas. lo que permite tener flujos paralelos o en contracorriente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La longitud del túnel puede reducirse empleando varias bandas o cintas. El secador consta básicamente de un cilindro vertical dentro del cual se encuentran bandejas anulares que giran alrededor de ventiladores o turbinas centrales. que se mueven en direcciones opuestas y superpuestas unas sobre otras. girando a altas revoluciones. a la vez el producto húmedo se carga por la parte superior. Entre cada bandeja existe un canal o ranura a través de la cual se descarga el material.2. utilizando ventiladores independientes.2 Turbo secadores Este tipo de secador ha ganado amplia aceptación en los últimos tiempos. Para prevenir incrustaciones en los tubos de calentamiento. a través de las variaciones realizadas sobre el diseño básico. 8. Son equipos usados principalmente para sacar granos como: maíz.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS materiales viscosos. etc.2.3 Secadores Vibratorios. lo que permite un flujo continuo del material que cae de una bandeja a otra. formando una cascada entre cortinas inclinadas adheridas a las paredes de la torre. Adheridas al eje. Las bandejas circulares se disponen horizontalmente alrededor de un eje central. El tubo puede tener una carcasa de calentamiento por vapor o se hace fluir aire caliente dentro del tubo para lograr el secado. Algunos productos pueden ser desmenuzados y degradados por la acción del tornillo.2. El aire caliente es alimentado por la parte inferior y descarga en la cima.4 Secadores Rotatorios de bandejas. Equipos más sofisticados emplean el tornillo de doble pared o enchaquetados para tener este elemento como el medio generador de calor requerido. trigo.2. es un equipo compacto con las ventajas de los secadores continuos. Estos secadores usualmente constan de un tubo de gran diámetro a través del cual el material que se va a secar se obliga a fluir mediante un tornillo sinfín o un transportador sinfín. No son adecuados para pastas. El flujo de aire es lo suficientemente alto para permitir que el material forme un lecho fluidizados y así tener tasas altas de secamiento. El secador está limitado a materiales granulares que fluyen fácilmente. El aire caliente circula a través de las cascadas. 8.4 1 Secadores De torre. materiales viscosos y productos fibrosos. Un tamiz fino vibratorio permite que el aire caliente fluya a través del material en estos secadores.2.4.4. secando y en ocasiones limpiando el material. Los secadores de tornillo están imitados a aquellos materiales que no produzcan incrustaciones o recubrimientos y puedan ser manejados por esta clase de transporte. Secadores De tornillo. Grandes ventajas tiene este secador de muy amplio uso en la industria de alimentos. 8. cebada. se colocan unos rastrillos que al girar hacen que el material descargue a través de orificios practicados en las bandejas.2. Este secador es una adaptación del secador de bandejas para tener una operación continua. Su . 8. Una bandeja tiene orificios en la parte exterior en tanto que la subsiguiente los tiene en la parte interior. El producto se carga en una tolva en la parte superior de la torre y se mueve en ésta por gravedad. por el extremo superior y aprovechando la gravedad y el movimiento rotatorio. El aparato puede ser trabajado por secciones.2.2. . 8. Secador vibratorio de carcasa. En esta zona. la transferencia de calor ocurre principalmente por conducción en el transportador vibratorio que tienen las superficies conformando una carcasa o chaqueta a través de la cual circula vapor de agua o aire caliente. descarga en la parte inferior. Cada sección puede tener temperatura y velocidad de aire diferente. la tasa de sacado es independiente de la velocidad del aire y es el lecho fluidizado quien lo define. la tasa de secado puede ser tan alta como tan rápida sea la acción de la transferencia de calor. por convección que a la vez es función de la velocidad del lecho fluidizado. Los secadores rotatorios más comunes son: El directo-indirecto. 8. La temperatura del producto se mantiene constante a la temperatura de bulbo húmedo.2. profundidad del lecho y tiempo de operación variables para ajustar las condiciones de secado. (Figura 175). de tubos de vapor. 8. la que se tiene en el sistema anteriormente descrito. En este equipo. operando en serie. Por ejemplo. En esta zona. las partículas del material están en permanente movimiento y ocurre menos alteración que. de lumbrera o persianas. Interiormente el cilindro posee aletas para permitir arrastre y volteo de material que normalmente se carga.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS operación es muy suave y muy poca alteración física o química ocurre aún en materiales frágiles.5. altos flujos de aire y altas temperaturas pueden ser empleadas en la sección en que ocurre el secamiento con tasa constante. dispuesto con una ligera inclinación sobre rodillos para tener un movimiento rotatorio. Una muy buena ventaja es la suavidad en la acción del transporte. Igualmente puede trabajarse por secciones con las ventajas ya mencionadas. debido a la evaporación de la humedad. permitiendo que la temperatura del producto se aproxime a la del medio calefactor. Bajas temperaturas y bajas velocidades se emplean en la etapa de tasa decreciente.4. Secador rotatorio directo El secador está conformado por un cilindro ancho y largo. En la figura 175 se muestran ejemplos de este tipo de secadores.1. El secador vibratorio está limitado a aquellos materiales que pueden ser manejados por un sistema de transporte vibratorio.5 Secadores rotatorios.4. El flujo en contracorriente produce bajos contenidos de humedad. la carga se hace por la parte inferior y aprovechando el arrastre que causa el aire caliente. Las paletas dispuestas en el sentido longitudinal del cilindro llevan el material hacia la zona superior y a medida que el cilindro gira.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 175 Secador rotatorio directo Para materiales livianos. pero . Figura 176 Secador rotatorio directo horizontal El aire o gas de secado puede fluir en paralelo o en contracorriente respecto al material. La conformación de las aletas permite que el material caiga en el área seccional del cilindro formando una verdadera cascada. el material de la parte superior cae por gravedad y entra en un contacto íntimo con el aire. la descarga se tiene en la parte superior. Secador rotatorio indirecto. . aletas interiores en la camisa a manera de deflectores. Los gases se descargan a una chimenea.2.5. su limitación es función del tamaño de las partículas del material que se va a secar o de la tendencia a formar polvo que puede ser arrastrado fuera con mermas importantes. relativamente simple. se quema un combustible y por un ducto se conecta al secador. El aire se calienta en el exterior del cilindro o en un horno u hogar exterior. Es un equipo fácil de operación. Con el flujo en paralelo también conocido como flujo concurrente se pueden tener muy altas temperaturas para tener la mayor eficiencia térmica ya que la evaporación de humedad del producto que se está alimentando húmedo. este secador es parecido a un intercambiador de tubo y carcasa aunque la separación entre tubos es muy amplia para facilitar el flujo del material. barato y de una amplia capacidad. En estos secadores se emplean altas velocidades de aire. 8. aletas interiores arrastran el material. El secador rotatorio directo es inflexible y los materiales livianos son difíciles de manejar.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS no puede usarse en algunos materiales ya que los gases calientes entran en contacto con el material ya seco y pueden elevar considerablemente la temperatura del producto. la pared del cilindro es una camisa por la cual circula aire o productos de combustión. Posee igualmente un cilindro rotatorio inclinado. lo mismo que los frágiles y friables son muy susceptibles a la rotura. En la forma más sencilla. a través del cual fluye el material sin que tenga contacto directo con el medio.2. Un secador rotatorio indirecto muy común es el de tubos estáticos por entre los cuales circulan los gases calientes. el material fluye entonces a lo largo de un anillo de gran diámetro. Algunos tipos disponen de un cilindro central por el cual se hacen retomar los gases aún calientes para incrementar la eficiencia del aparato. provista de aletas dispuestas longitudinalmente. estos tubos están encerrados dentro de una carcasa giratoria. mantiene la temperatura relativamente baja y muy cercana a la temperatura de bulbo húmedo. en tanto que la humedad en forma de vapor se retira por el extremo del cilindro. obligan a los gases calientes a pasar sobre toda la superficie exterior del cilindro. 2. Los tubos aleteados. Secador rotatorio de vapor.3. etc. Ver Figura 177 8. se colocan concéntricamente adheridos. . raspadores. en los cuales circula vapor. a la pared del cilindro rotatorio.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 177 Secador rotatorio indirecto La capacidad de los secadores rotatorios indirectos es inferior a la de los directos y es de utilidad cuando no puede tenerse un contacto entre el aire o gases calientes y el producto que se va a secar. aunque existen secadores de dos o tres vueltas (Figura 178). Para evitar atasques de los productos dentro del secador se emplean algunos aditamentos como golpeadores.5. Es un secador indirecto pero se clasifica aparte por sus características de operación que son muy diferentes a las de otros equipos rotatorios. normalmente se emplea una vuelta de tubos. 5. tienen altas temperaturas de secado. . El flujo en el interior del cilindro se hace generalmente en contracorriente para favorecer altas temperaturas en el aire o gas de combustión. mucho más costosos que los directos pero la eficiencia y capacidad son altas. producen arrastre hacia la parte superior del cilindro. Estos equipos son difíciles de asear. favoreciendo la formación de cascadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 178 Secador rotatorio de vapor Estos equipos presentan una gran superficie de calefacción lo que permite una gran capacidad de secamiento. así. en el espacio anular fluye el material húmedo en tanto que los gases calientes lo hacen por el tubo interior. 8. a menudo se colocan aletas ecualizables que hacen fluir el material. el calor se transmite tanto por convección como por conducción y algo por radiación. Un modelo del secador. El secador combina un calentamiento exterior con un contraste directo del aire o gases y el material. los gases calientes pueden ceder mayor cantidad de calor al material húmedo que entra al aparato. materiales puntiformes pueden introducirse entre el cilindro y los tubos o en las aletas de los tubos.4 Secador rotatorio directo-indirecto. con este flujo.2. si a pesar de su alta eficiencia son costosos. lo que limita su uso a materiales que no sufran degradación por calor. consta de dos cilindros concéntricos. al finalizar su flujo en la chaqueta por el interior del cilindro se devuelve donde se encuentra el material. El secador no es apropiado para manejar productos viscosos o pastas pues forman incrustaciones. El cilindro rotatorio consta de una chaqueta por la que inicialmente fluye el aire caliente de un extremo al otro. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8.5. Los soportes radiales entre la carcasa y la bandeja forman ductos para los cuales fluye el aire o los gases calientes que solo pueden salir en la sección que está cubierto por el material.Louvre Diseños modificados han implantado soportes radiales más largos en el extremo inferior del cilindro o a la entrada del material. la cual lleva el material en forma de lecho. de tal forma que las bandejas o persianas forman un cono truncado con la parte más ancha en la descarga del . atraviesan el lecho retirando la humedad y salen por el extremo inferior del cilindro. tiene por lo tanto un movimiento envolvente y da la impresión de ser un lecho fluidizado mecánicamente. muy similar al secador rotatorio directo.5 Secador rotatorio de lumbrera o persiana. El movimiento es muy lento y suave. las bandejas mantienen la carga que se va secando a medida que los gases o aire caliente pasan a través de ellas. El prototipo de este secador consta de dos bandejas o persianas. Sobre el cilindro horizontal se montan soportes internos radiales para las bandejas. de tal forma que ellas se superponen unas a otras formando una superficie interna a manera de persiana. de tal forma que el material sufre mínimos daños. El tipo más común es el llamado Roto-Louvre.2. Figura 179 Secador roto . Las bandejas se montan sobre los soportes en ángulos rectos. El material en el lecho sube a medida que el cilindro gira y cae rodando sobre la superficie del lecho. como se aprecia en la Figura 179. En los secadores rotatorios existen dos tipos muy comunes: uno llamado vacío rotativo. especialmente en los de bandeja. su operación es de bache o semicontinua y requiere de sistemas especiales para cargue y descargue. permite la recuperación de solventes y produce mínima contaminación. El secador al vacío es costoso. La capacidad del secador al vacío es reducida. No existe problema de polvo ya que el lecho actúa como filtro. . da una eficiencia térmica. se tengan tasas más altas en el comienzo del proceso. rotatorio.5. la humedad retirada en formado vapor se condensa y extrae por medio de una bomba de vacío. La profundidad del lecho se controla por compuestos a la descarga y debe ser lo suficiente para permitir la mejor transferencia de calor de los gases al material. Los secadores al vacío implican de receptáculo completamente hermético en el cual puede hacerse el vacío. En el segundo tipo denominado secador rotatorio al vacío. El cilindro dispone de una chaqueta de calefacción. el cilindro enchaquetado gira y se tienen aletas cuyo fin es permitir el volteo del material. requieren bajas temperaturas para su secado. de tambor. en los secadores rotatorios de tambor o de cilindro se incrementa la capacidad pero su empleo se restringe para aquellos materiales que pueden ser agitados Ver Figura 180. esta transformación tiene dos ventajas: la primera. Un secador al vació permite el uso de temperaturas muy bajas. permite que el material fluya por gravedad hacia la salida del secado y la segunda que el ducto de aire sea más ancho a la entrada del material donde el lecho es menos profundo y por la velocidad alta del aire. en estos equipos no se requiere de arrastre para la formación de cascada. La temperatura puede mantenerse baja y regularse tanto por el vacío como por el elemento de calefacción. Son equipos de muy buena eficiencia térmica y amplia capacidad y bajo costo de operación. 8.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS material. simplemente se busca revolcarlo. Muchos productos alimenticios son muy sensibles al calor y pueden ser fácilmente oxidados. cónico y congelador.2. que consiste en un cilindro horizontal estacionario dentro del cual se tiene un agitador rotatorio.6 Secadores al vacio Se encuentran secadores de anaqueles. 8.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 180 Secador al vacío 8. este aparato combina dos procesos en un solo equipo.6. filtro y secado consecutivos para materiales que pueden ser filtrados al vacío y tienen valores bajos del contenido crítico de humedad.2.2 Secador centrifugo Como el secador filtro. Una centrífuga continua descarga el material que es soplado alrededor de la circunferencia de un cilindro horizontal corto.6. Secador filtro Es una combinación de un filtro continuo rotatorio al vacío y un secador. El uso de este secador conlleva a las dos operaciones. Su principal ventaja es que combina dos operaciones empleando un solo equipo. por una corriente de aire caliente.1.2. .2. El filtro se introduce en un cilindro haciéndose circular aire caliente para secar la torta adherida al cilindro.6 Secadores combinados 8. 3 Secadores de bobina o de rollo Se encuentran de cilindros. Para obviar este problema se instalan toberas que se van operando a medida que la alimentación o la humedad aumentan. El aire pasa luego a un ciclón para retener el polvo producido. de alta presión o un disco centrífugo perforado. razón por la cual su uso se ha restringido a operaciones de baja presión y trabajos de planta piloto.2.6. 8. su uso se restringe a materiales de contenido crítico de humedad bajo que pueden ser centrifugados y secados. así favorece la eliminación de la humedad.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El cilindro tiene deflectores espirales que forman el material hacia su descarga.2. Las toberas se desgastan fácilmente y con algunos materiales se obstruyen. Los discos centrífugos son elementos más versátiles que las toberas.2. 8. La tobera de alta presión es apropiada para uso en contracorriente.7 secadores de partículas suspendidas 8. Sin embargo. Cuando se emplea más de un rodillo. por gases calientes o vapor. Estos equipos se emplean para secar materiales en forma de lámina continua que se desliza sobre uno o más rodillos que son calentados internamente. Las toberas de doble orificio no producen un material uniforme y son de baja eficiencia para aftas capacidades.7. la lámina de material puede alternar la cara que está en contacto con el rodillo. ya que el chorro puede dirigirse directamente a la alimentación. usualmente aire. incrementando la capacidad de secado. Algunos equipos disponen de toberas de aire caliente que lo proyectan sobre la superficie de la lámina. El chorro o spray puede formarse por una tobera de doble orificio. igualmente se emplean calentadores infrarrojos. Permite igualmente el manejo de productos con tamaños de partícula mayores que los que pueden manejar las . laminador y de cuadros o platinas. En ocasiones el material se soporta sobre una banda que a la vez mantiene el material en contacto con el cilindro y se obtiene un secado más uniforme. pues manejan con gran flexibilidad la tasa de alimentación o contenido de humedad.1 Secador de chorro “spray dryers” Estos equipos son de amplio uso para materiales pulverizados y su operación se basa en la atomización del material húmedo por un gas caliente. siendo necesario aseo y mantenimiento periódico. en un orificio practicado en un extremo del cilindro. Como en el equipo anterior. no tienen flexibilidad al variar la tasa de alimentación o tasa de humedad. Adicionalmente. pues la tasa inicial de evaporación. mantiene los sólidos a temperaturas cercanas a la temperatura de bulbo húmedo y rápidamente pueden ser enfriados los gases circundantes a la alimentación. En algunos casos se producen pequeñas esferas huecas. por la expansión del vapor dentro de la partícula. en contracorriente o una combinación de los dos. las partículas obtenidas son esferas o gránulos sólidos y en ocasiones se forman aglomeradas ya que pequeñas partículas pueden ser mantenidas en suspensión por la corriente del gas y luego aglutinadas por las partículas húmedas. los productos sensitivos al calor se pueden manejar fácilmente. Los secadores de chorro también llamados atomizadores. Altas temperaturas de entrada del aire y bajas temperaturas de salida del producto hacen que estos equipos tengan una eficiencia térmica alta. el flujo puede ser concurrente. De otra parte el producto tiene la tendencia a disminuir su densidad ya que el vapor que se escapa rápidamente de las partículas. Ver Figura 181. El flujo en contracorriente se usa para productos de alta densidad. Las partículas atomizadas tienen una gran área superficial y la evaporación es tan rápida que la temperatura del material se mantiene baja. el tiempo de exposición a los gases calientes así como el tiempo de secado son muy cortos. la recuperación de partículas suspendidas en las corrientes de aire o la remoción de las paredes del recipiente y los costos de los equipos que son comparativamente muy altos respecto a otros equipos de similar capacidad. muy alta. El producto así obtenido es menos uniforme. tiende a aumentar el tamaño de estas y por consiguiente a disminuir la densidad. no se obtienen productos de bajo contenido de humedad porque el producto abandona la cámara de secado con el gas húmedo. Como desventajas de este equipo se anotan: su inflexibilidad a las variaciones de humedad o alimentación. Los secadores de chorro son indicados para la producción de altos volúmenes de materiales sensitivos al calor con contenidos críticos de humedad bajos. sin embargo. 8. El flujo concurrente es aplicable a materiales muy sensitivos al calor. . aun con altas temperaturas del gas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS toberas.2.7.2 Secadores Instantáneos En estos equipos los materiales se dispersan en el gas caliente y a través de un ducto se llevan verticalmente a un ciclón para separar el gas del material. La distancia recorrida por el material es muy corta y el secamiento ocurre muy rápidamente. Algunos equipos emplean un ducto divergente. La eficiencia se incrementa así como se reducen los problemas de formación de polvo. Cuando la alimentación es muy húmeda se operan dos o más equipos en serie. En ocasiones se hace circular aire caliente en el desintegrador para retirar las partículas que han llegado al tamaño requerido para su arrastre. pastas o tortas se desintegran en un molino antes de ser alimentado a la corriente. que no sean abrasivos e igualmente que no se adhieren a las paredes del ducto. . Los equipos son relativamente económicos para altas capacidades y se emplean particularmente cuando se tienen operaciones conjuntas de reducción de tamaño y secado. El secador instantáneo se limita a aquellos materiales que pueden llevarse a partículas bastante pequeñas. En muchos equipos se emplea un by-pass en la descarga del producto seco. Partículas grandes.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 181 Secador spray Cuando el tamaño de las partículas del material es pequeño. lo que permite que la velocidad del aire disminuya y las partículas húmedas pesadas desciendan para ser adecuadamente secadas. el cual se conecta a la alimentación húmeda para acondicionar el material húmedo a una apropiada dispersión en la fase gaseosa. la alimentación puede hacerse directamente a la corriente de gas caliente. mantiene la temperatura uniforme. el producto puede retirarse directamente del lecho. de fácil control y operación. El equipo consta de un cilindro vertical con un fondo plano perforado a través del cual son forzados los gases calientes a una velocidad lo suficientemente alta como para fluidizar el lecho de partículas (figura 182). Para materiales de bajo contenido de humedad. la mezcla suave y completa del lecho fluidizado. ya que el material húmedo se mezcla y cubre rápidamente por material seco.3 Secador de lecho fluidizado. El material húmedo es alimentado al lecho mediante un transportador sinfín o una banda transportadora y se retira automáticamente por un ducto. compacto. El secador es de fácil construcción.7. La turbulencia y el contacto entre el gas y el material produce un secamiento rápido. Si el material es denso y tiende a acumularse en el piso del lecho se emplea una boca de descarga en el fondo del secador. Figura 182 Secador de lecho fluidizado .2. pero los materiales que se secarán están limitados a aquellos conformados por partículas pequeñas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8. El secador de lecho fluidizado se emplea para secar materiales con un alto contenido de humedad interna y que no pueden ser secados en forma instantánea. Para materiales de alto contenido de humedad es conveniente efectuar una recirculación. 2.2 Secadores Infrarrojos Los secadores infrarrojos son aparatos basados en transferencia de calor por radiación. empleando una fuente de calor radiante. esta circunstancia obliga a que los materiales muy finos sean compactados para formar gránulos. 8.8. rozamientos internos de la molécula de líquidos polares generan calor en forma rápida y uniforme.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8.8. Cuando el material húmedo se coloca en el campo eléctrico formado por los dos electrodos. La fuente de energía es una corriente eléctrica de altísima frecuencia alterna generada entre dos electrodos.2. Es un equipo muy costoso tanto por su valor inicial como por sus costos de operación lo que ha limitado su uso. como paneles o refractarios calentados por vapor o gas o resistencias eléctricas. Figura 183 Secador Infrarrojo .8 Secadores especiales 8. ya que se corre el riesgo de explosiones. Los materiales manejados en los secadores infrarrojos deben estar exentos de polvo.1 Secadores dieléctricos Estos equipos se basan en la formación de calor dentro de las partículas.2. sin que se tenga transferencia de calor a través de la superficie. El SDP incluye una unidad de atomización y un sistema neumático de enfriamiento y transporte. lo que los hace útiles como equipes auxiliares para incrementar la capacidad del secado. Plantas de secado por atomización En una planta de secado por atomización se elimina el agua para obtener un producto seco de larga vida y de un volumen reducido. dependiendo de la especificación del producto final.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El altísimo costo de operación de estos secadores ha limitado su uso a casos muy especiales. requieren muy poco espacio y secan muy rápidamente la humedad de la superficie. pasa al ciclón y son mezcladas y enfriadas en el sistema neumático de transporte antes del .2. Se ofrece una variedad de diseños de plantas de secado. el aire de secado se introduce alrededor del atomizador situado en el dispersor de aire. el tipo convencional (SDP y SDI) y el tipo alto (TFD). Figura 184 Secador de leche • Planta de secado sin lecho fluido integrado. Una muy buena ventaja es que el calor radiante puede aplicarse localmente en las zonas húmedas de piezas grandes sin que se requiera calentar todo el objeto. mientras que el aire. Esta planta se presenta en dos diseños distintos. arrastrando algo de producto.9. La mayoría del producto seco abandona la cámara por el fondo cónico. siendo así un proceso idóneo para la conservación de elementos nutritivos en productos almacenados. Los secadores infrarrojos son empleados con muy buena eficiencia en procesos de liofilización como se aprecia en la Figura 183 8. leche entera y suero en polvo. así como para suero no higroscópico. En este tipo de planta puede usarse atomización o alta presión. El producto seco sale de la cámara con un 5 . suero no higroscópico. . Este diseño se utiliza para la obtención de leche en polvo aglomerado de alta fluidez para consumo general. Plantas de secado con lecho fluido Integrado. asegurando una transferencia mínima de partículas finas a los ciclones y así se minimiza el riesgo de obstrucción en el ciclón y las emisiones de polvo. alimentos infantiles y productos reengrasados. El aire sale por la parte superior del cono. Ver Figura 184 Algunos diseños incluyen un vibro-fluido montado en el fondo de la cámara de secado y se clasifica como una planta de secado de dos etapas. puede también aplicarse en el sistema de lecitinación. Con el fin de obtener productos con grasa. El secador dispone de un vibro-fluidizador montado en el fondo para el secado u enfriamiento final. Existen dos diseños diferentes.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • en secado. Este diseño es idóneo para productos no aglomerados y de alta densidad incluyendo leche descremada. Se usa generalmente para: Alimentos infantiles con un alto contenido de grasa y carbohidratos. dando lugar a una inferior temperatura de salida y a una mayor eficiencia térmica. solubles en agua fría. El secador tipo Compact CDP está provisto de un sistema neumático de enfriamiento y transporte para la producción de leche y suero en polvo no aglomerado y de alta densidad. El dispersor de aire permite una atomización rotativa o mediante toberas a alta presión dando así la flexibilidad de sacar una variedad de productos. Incluso para productos pegajoso.6% de humedad residual y es secado en el vibrofluidizador mediante aire caliente distribuido uniformemente por una placa especial perforada. Este diseño permite la realización de la segunda fase del secado con un mayor contenido de humedad. Esta placa está soldada a la cámara de aire especial perforada. El tipo Compact CDI incluye un vibro-fluidizador montado en el fondo de la cámara para secado y enfriamiento final. de mayor diámetro. El secador compacto se compone de una cámara de secado convencional con dispersor de aire en el techo y un lecho fluido estático de forma anular integrado en el fondo de la cámara. que reduce al mínimo el contacto del producto con la pared de la cámara. La planta es muy flexible y puede también producir leche en polvo convencional no aglomerada. proteínas de soja y leche. proteínas de suero. el tipo compacto (CDP y CDI) y el de múltiples etapas (MSD). Esto permite periodos más largos de operación entre limpiezas. La planta de secado cuenta con atomización por toberas y un flujo de aire laminar descendente dentro de la cámara de secado. Aplicaciones típicas incluyen leche en polvo aglomerado e instantáneo. 2. incluyendo los generalmente conocidos como “difíciles de procesar”. etc. Este concepto especial. coco rallado. es una alternativa popular. El aire de secado entra en la cámara por el dispersor de aire y por el lecho fluido integrado. . En la Figura No 185 se observa el aspecto en planta de dos tipo de deshidratadores.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La tecnología del lecho fluido integrado ofrece una posibilidad única para modernizar las plantas convencionales tipo SDP y SDI. La tecnología MSD es reconocida por el bajo consumo energético. El deshidratador dispone de reguladores para controlar la velocidad de admisión de aire fresco y la cantidad deseada de aire de recirculación. Los secadores continuos y discontinuos se componen de: • Filtro continuo de aire.10 Deshidratador Los secadores generalmente son cabinas provistas interiormente de un ventilador para circular aire a través de un calentador. ya que se puede secar con éxito una gran variedad de productos. 8. con sus diferentes diseños de cámara. Con el fin de aumentar la capacidad y mejorar la economía térmica y la calidad del producto. del concentrado es atomizado sobre la capa de polvo en el lecho fluido y se crean aglomerados gruesos. El aire es aspirado en la parte superior de la cámara. El producto seco sale del lecho fluido integrado y entra un vibro-fluidizador para su secado y enfriamiento final. el aire caliente sale por una rejilla de láminas ajustables y es dirigido bien horizontalmente entre bandejas cargadas de alimento o bien verticalmente a través de las bandejas perforadas y el alimento. La planta de secado de múltiples etapas. • Ventilador eléctrico centrífugo de elevada capacidad. Figura 185 Deshidratadores Son secadores continuos o discontinuos de circulación de aire caliente para el secado de harina. casi siempre agua. o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil. cereales. Con radiador y ventilador eléctrico. todos sus componentes restantes son construidos en acero inoxidable. alcohol y aceites que por sus características tienen diferentes puntos de ebullición. Sin embargo. capa móvil para exhausting de secado. La capacidad de producción de cada secador depende de: Humedad inicial del producto Espesura de la cama del producto Área útil del secador Temperatura del aire de secado 8. aunque se usan mecanismos similares en ambos caso.3. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades. la eliminación del agua de la glicerina evaporando el agua. granos. la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. el componente más volátil. En la industria alimentaria. de líquido a gas. Por ejemplo. En la evaporación y en el secado. Secador de lecho perforado con cuerpo térmicamente aislado. se llama evaporación. se desecha. enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. y otros materiales ricos en carbohidratos) ha fermentado a partir de un licor rico en azucares se calienta hasta la temperatura ebullición de trabajo del destilador.3 LECCION 51 DESTILADORES 8. y posterior condensación para obtenerlos generalmente en su estado líquido.1 Generalidades Proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y. por lo general. tales como agua. a continuación. vinos y cervezas mayoritariamente sin embargo se obtiene por esta vía Aceites esenciales y gran cantidad de compuestos fuentes de sabores y aromas a bajo costo y con relativa rapidez. tipo radiador. Una vez que la materia prima (frutas. la destilación ha sido y es utilizada para separar el alcohol de diversas frutas. Se trata de un cambio de estado. . y la correspondiente para la etapa específica a una determinada altura en el destilador de cada uno de los diferentes componentes de base del material fermentado. pero la eliminación del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilación.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS • • • • • • • • Condensador de aire de vapor saturado. por ejemplo. y alcohol. aunque en realidad contiene algunas impurezas en forma de gases disueltos. no se puede conseguir la separación total en una destilación individual. Si se hierve una mezcla de estos dos líquidos. . Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente. que hierve a 78. cuidando que los producto cabeza y cola (elementos indeseables) están excluidos del producto principal como por ejemplo el alcohol etílico y sus productos de cabeza más volátiles como el metanol o de cola como alcoholes de alto peso molecular menos volátiles. siendo la más importante el dióxido de carbono. En este caso. que hierve a 100 °C. Con el fin de concentrar una disolución que contenga un 10% de alcohol (como la que puede obtenerse por fermentación) para obtener una disolución que contenga un 50% de alcohol (frecuente en el whisky). el destilado ha de destilarse una o dos veces más. Esta sencilla relación fue anunciada por vez primera por el químico francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias varias destilaciones. Para la mayoría de los propósitos. por ejemplo. El material destilado se recoge en recipientes para su ulterior purificación. pero no es alcohol puro. puede realizarse fácilmente la separación completa en una destilación individual. y el grado de separación producido por una destilación individual dependería solamente de la presión de vapor.5 °C. o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. como el benceno y el tolueno. puede purificarse fácilmente evaporando el agua. mezcla o uso como producto final dependiendo de las características de calidad del obtenido en la destilación. que contiene un 4% de sólidos disueltos (principalmente sal común). Un ejemplo importante es la separación de agua. El agua del mar. En la mezcla simple de dos líquidos solubles entre sí. Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullición) entre los dos componentes es grande. la volatilidad de cada uno es perturbada por la presencia del otro. el punto de ebullición de una mezcla al 50%. y condensando después el vapor para recoger el producto: agua destilada. su volatilidad aumenta anormalmente.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS lo cual constituye el fundamento de la destilación como operación de transferencia de masa para la separación de los componentes individuales de una mezcla líquida. Esta ley sólo se aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química. Si un componente sólo es ligeramente soluble en el otro. En la mayoría de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley. el vapor que sale es más rico en alcohol y más pobre en agua que el líquido del que procede. estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las sustancias puras. este producto es equivalente al agua pura. conocido como rectificación o destilación fraccionada. se puede obtener alcohol de 95% en una operación individual. el vapor y el líquido interaccionarán de forma que parte del agua del vapor se condensará y parte del alcohol del líquido se evaporará. Por esta razón el alcohol no puede ser concentrado por destilación más de un 97%. Así pues. y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador burbujee en el líquido de esos platos. la volatilidad del alcohol en disolución acuosa diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. la interacción en cada plato es equivalente a una redestilación. En disoluciones de alcohol muy concentradas. u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido). . la desviación es aún mayor: la destilación de alcohol de 99% produce un vapor de menos de 99% de alcohol. aunque se realice un número infinito de destilaciones.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En el ejemplo anterior. de forma que no se desperdicie nada de alcohol.2 Clases de Destilación Destilación fraccionada: Si se consigue que una parte del destilado vuelva del condensador y gotee por una larga columna a una serie de platos. y construyendo una columna con el suficiente número de platos. sino también para mezclas más complejas. Además. se utiliza mucho en la industria alimentaria. Figura 186 Destiladores E 8. introduciendo gradualmente la disolución original de 10% de alcohol en un punto en mitad de la columna. no sólo para mezclas simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de fermentación.3. se podrá extraer prácticamente todo el alcohol del agua mientras desciende hasta la placa inferior. Este proceso. con al menos diez fracciones diferentes que son extraídas en los puntos adecuados. Este principio puede aplicarse a sustancias que podrían verse perjudicadas por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual. Los platos están escalonados de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa. y si ninguno de los dos es afectado por la presencia del otro (mientras se les remueva para que el líquido más ligero no forme una capa impenetrable sobre el más pesado) y se evaporan en un grado determinado solamente por su propia volatilidad. que realizan cuatro destilaciones. donde burbujean a través del líquido. dicha mezcla siempre hierve a una temperatura menor que la de cada componente por separado. pueden ser necesarios cinco platos para hacer el trabajo de cuatro platos teóricas. El porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de su presión de vapor a esa temperatura. Por otra parte.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La columna de fraccionamiento que se usa con más frecuencia es la llamada torre con caperuzas de burbujeo. La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. en la que las platos están dispuestas horizontalmente. en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos cerámicos o retal de tuberías de vidrio. . Por lo tanto. el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada. La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran fracción llamada el reflujo (más o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez. Se han utilizado torres de más de 500 platos para separar isótopos por destilación. separadas unos centímetros. Destilación por arrastre con vapor: Si dos líquidos insolubles se calientan. Las torres de destilación industrial para petróleo tienen a menudo 100 platos. con lo cual hay que suministrar más calor. Cuando la mezcla está formada por varios componentes. y los vapores ascendentes suben por unas caperuzas de burbujeo a cada plato. porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el material que entra. En este caso. estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. menor es la temperatura de destilación. haciendo la separación más eficaz. Este método es tan efectivo como la destilación por arrate con vapor. Sublimación: Si se destila una sustancia sólida. Si la destilación se efectúa en un vacío prácticamente perfecto. y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operación. se produce una separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva del carbón para la obtención del coque.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En este caso al contacto del material a destilar disminuye la presión parcial de cada componente y su temperatura de destilación. las fuerzas que separan los componentes más ligeros de los más pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad. La sublimación no difiere de la destilación en ningún aspecto importante. y la destilación destructiva de la madera para la producción de carbón de leña. pasándola directamente a la fase de vapor y otra vez a la fase sólida sin que se forme un líquido en ningún momento. la Propanona y el Metanol. El craqueo del petróleo se asemeja a una destilación destructiva. la anilina puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. La rectificación de dichos materiales es imposible. Acido Etanoico. el proceso se llama destilación destructiva. . el alquitrán. excepto en el cuidado especial que se requiere para impedir que el sólido obstruya el aparato. descomponiéndose en varios productos valiosos. Por ejemplo. Destilación destructiva: Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada. Cuanto mayor es el grado de vacío. En una centrifugadora de alta velocidad. el gas y el amoníaco. el proceso se llama sublimación. colocada tan cerca de la primera como sea posible. El condensador es una placa fría. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. y por lo tanto se pierde muy poco. por consiguiente se hace relativamente sencilla la destilación de los componentes Destilación al vacío: Otro método para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su punto normal de ebullición es evacuar parcialmente el alambique. La mayoría del material pasa por el espacio entre los dos platos. el proceso se llama destilación molecular. Destilación molecular centrífuga: Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra herméticamente y se coloca en posición vertical. pero más costoso. Este último proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. o en un instrumento llamado vórtice. donde se realiza la separación de los componentes líquidos a través de los elementos internos de la columna. tales como bandejas/platos y/o empaques que se utilizan para mejorar la separación de los componentes Una caldera para proporcionar el calor necesario para la evaporación en el proceso de destilación Un condensador para enfriar y condensar el vapor que sale de la parte superior de la columna Un taque de reflujo para mantener el vapor condensado que sale por la parte superior de la columna para que una parte del líquido (reflujo) pueda ser recirculado de nuevo a la columna. Una destilación típica contiene varios componentes principales: Figura 187 Operación de la columna de destilación Una Columna vertical.3. .3 Equipos de destilación y su funcionamiento básico Las columnas de destilación están formadas por varios componentes. la otra sale a tanques de almacenamiento en forma de producto final de la destilación.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8. cada uno de los que se utiliza ya sea para transferir de energía o mejorar la transferencia de calor. El rehervidor que puede ser un calderín a o un calentador dotado con calentamiento (Intercambiador de calor o resistencias Eléctricas) en la base de la columna. para calentar el líquido del fondo de la misma y retornarlo a la columna en forma de vapor Un tanque separador de una parte de los productos de fondos de la columna no vaporizados para enviar el material allí producido a tanques de almacenamiento final. a presión Tipos de destilación .Presión en vacio El aparato de destilación básico es el sistema de destilación que tiene tres partes: (1) Un Destilador con un tubo de salida. junto con el recirculación de fondos constituyen la zona de despojamiento caracterizada por el empobrecimiento paulatino del componente más volátil de la mezcla a destilar 8.Sistemas ideales y no ideales . Sección Inferior. al vacío. situada desde el punto de alimentación de la torre hacia el fondo.Separaciones binarias y multicomponentes Técnicas de destilación especial . que junto con el condensador.3.Continuo. dicha sección se caracteriza por un aumento paulatino en el componente más volátil de la mezcla hasta la cima de la columna. y (3) Un recipiente de recolección del destilado.azeotrópicas . (2) Un condensador. y el reflujo forman la zona de Enriquecimiento o fraccionamiento.extractivas .4 Operación de la columna de destilación Tipos de operación . .Reactiva . por lotes.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Un diagrama esquemático de una unidad de destilación típica con una solo alimentación (las columnas pueden tener más de una alimentación) y dos corrientes de producto se muestra a continuación: La columna como tal se divide en dos partes para efecto de la operación de la misma: La sección de Superior localizada desde el punto de alimentación de la mezcla a destilar en la torre hacia arriba. condensa los vapore en ellos. es el destilador o Alambique de cobre que por lo general se asemeja a una forma de cebolla grande. los gases ascienden por la torre. . inmerso en un baño de agua fría que por intercambio de calor con los gases dentro del serpentín. Los vapores se elevan y pasan a través de un tubo estrecho y luego a través de un serpentín o condensador.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 188 Alambique básico de destilación El diseño más antiguo y reconocido aún. Todas las fracciones de la mezcla a destilar comienzan en forma de gaseosa en el fondo de la torre. La mezcla de gases se encuentra en su ascenso con el primer plato y fluye a través de las únicas aberturas situadas en la base de las caperuzas de burbujeo. La alimentación corre hacia abajo por la columna pasando por cada plato en forma escalonada y rebosando por cada uno de ellos. La bandeja de alimentación divide la columna en una tapa (enriquecimiento o rectificación) de sección y un fondo (stripping) sección. La mezcla líquida que se va a procesar se conoce como la alimentación y su acceso a la torre de destilación se presenta por lo general en algún lugar cerca de la mitad de la columna en una bandeja conocida como la bandeja de alimentación. que destila el alcohol de la mezcla fermentada. La forma en que la torre de destilación funciona consiste en la disminución progresiva de la temperatura desde la base hasta la cima. y se acumula en su parte inferior poniéndose en contacto con el calderín o el sistema de calentamiento diseñado para el suministro de calor hasta su ebullición a la presión a la cual está sometido todo el sistema. pero a una temperatura más baja que antes. De esta manera. El gas restante continúa su viaje hacia la parte alta de la torre hasta llegar a otro plato. una molécula del material de vapor se convierte en fase líquida de mayor punto de ebullición liberando energía. permitiendo que continúen las fracciones más ligeras al siguiente palto. mientras que las fracciones más ligeras continúan hacia arriba en la torre en estado gaseoso. Figura 189 Proceso de transferencia de masa en una Caperuza de Burbujeo Las fases líquidas y vapor se ponen en contacto. normalmente en la mayoría de las plantas es vapor.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La mezcla de gases se ve obligada entonces a pasar a través del la masa líquida ubicada sobre el plato antes de continuar hacia arriba. La fuente de entrada de calor puede ser cualquier fluido adecuado. . Este proceso continúa hasta que las fracciones más ligeras. otra molécula del material de bajo punto de ebullición utiliza la energía libre para la conversión de líquido a la fase de vapor El líquido en la primera bandeja está a una temperatura lo suficientemente fría como para obtener las fracciones más pesadas del gas las cuales se condensan en forma líquida. las fracciones más pesadas de hidrocarburos se separan de la mezcla de gases. permanecen en forma gaseosa y se recogen en la cima de la torre. El líquido eliminado de la caldera se conoce como el producto de fondo o simplemente el fondo. hacia el siguiente plato. La fase de vapor de la mezcla de componentes que se genera en el rehervidor es reintroducido en la unidad en la parte inferior de la columna. Aquí el proceso de transferencia de masa en la caperuza de burbujeo se repite. así como los flujos externos de los alimentos y corrientes de productos. el cambio de la . Una parte importante de este líquido se recircula de nuevo a la parte superior de la columna y recibe el nombre de reflujo. a medida que sale de la parte superior de la unidad. Este tipo de técnicas permite la separación exacta de los componentes de la mezcla. hay flujos internos de vapor y el líquido dentro de la columna. requiriendo solamente una sola destilación en operación continúa. Figura 191 Operación en la cima de la columna Por lo tanto.3. es enfriado en un condensador. 8.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 190 Proceso operativo en el fondo de la columna El vapor sube por la columna y. dentro y fuera de la columna. Además. El líquido condensado que se retira del sistema se conoce como el destilado o producto de alta calidad.5 Control de la columna de destilación La variable operativa más importante tiene lugar en este sitio y corresponde a la temperatura de cima de la columna de destilación característica de la temperatura de ebullición del componente más volátil del alimento a la columna a la presión de trabajo de la misma. haciendo la destilación más eficiente. El reflujo a la columna constituyó una "tecnológica" de avanzada en el alambique. El líquido condensado se almacena en un recipiente conocido como el tanque de reflujo. sino también está equipado para reducir el potencial de cianuros y etilcarbamatos que son perjudiciales si gran parte de ellos están presentes. La temperatura de salida del destilado deberá ser de 20°C. se estiman unos 1200 litros de agua de refrigeración. en el condensador si está bien diseñado. La temperatura de salida del agua es de 70°C.3. Si los gastos de agua son altos. existen soluciones técnicas para hacer circular agua refrigerada. el estilo y la calidad del tipo de bebida alcohólica producida. .6 Otras Consideraciones Operacionales de los destiladores Consumo de agua por lotes: por cada 600 litros de lote.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS tasa de reflujo proporciona una gran flexibilidad para crear en el caso de la destilación del Etanol. El agua es necesaria para la refrigeración y no deberán exceder una temperatura de entrada de menos de 20°C. Figura 192 Diagrama de Control de Proceso de la columna de destilación 8. El reflujo sigue siendo no sólo más eficiente. Figura 193 Crioconcentrador 8. etc. se puede calcular el costo del combustible. Normalmente para finalizar el proceso. en 1 hora para la masa a destilar en ebullición.000BTU. 8. Para el cálculo del consumo de energía los números básicos válidos son los siguientes: 170. En este caso se encarece la operación y la separación de los cristales se hace mediante centrífugas.).4 LECCION 52 CRIOCONCENTRADORES La crioconcentración es una técnica basada en la separación de sólidos solubles de una solución. Para las calderas de vapor a gas esto significa a la entrada 220. Existen equipos en el mercado en que la cristalización del hielo se realiza a presión elevada. Es una de las tres principales operaciones de preconcentración de líquidos con sólidos solubles (jugos de frutas. Compiten con ella la evaporación y la ósmosis inversa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS El consumo de vapor: es de alrededor 100 kg/hr es el valor estándar para una capacidad de destilación de 600 litros.4. leche.000 BTU se requieren por hora.1 Generalidades La crioconcentración es una operación unitaria que separa el agua por cristalización (esto es. mediante la congelación del agua que esta contiene. se necesitan 1.5 horas adicionales que consumen aproximadamente 70 kg de vapor por hora. filtros o columnas de lavado. por formación de hielo) de una solución o suspensión acuosa. Con base en el valor de BTU de gas natural o propano. Mientras estas dos últimas remueven el agua . Se persigue la obtención de un producto de gran calidad a un coste competitivo. La torta de hielo queda recubierta de una capa viscosa de líquido. Como éste es el producto a vender. la más inmediata es la de introducir una etapa de lavado del hielo. este se transformara muy en hielo haciendo la operación demasiado costosa. La concentración es una operación muy utilizada en la industria alimentaria para reducir el volumen de producto y facilitar su manejo. La congelación por cambio de presión puede provocar además. una inactivación microbiológica y/o enzimática en el producto procesado que permitiría. Es un líquido rico en el material valioso. se ahorra en equipo. Al concentrarlo. Entre las mejoras tecnológicas que se introducen a la crioconcentración. transporte. en lugar de descartarlo. Si se agrega demasiada agua al crioconcentrador. En este sistema es muy importante el crecimiento o formación de cristales de hielo suficientemente largos para una sencilla separación También existe tecnología y equipos industriales que utilizan la cristalización en capa sobre superficies frías para la producción de hielo en escamas. en cambio suelen perder aromas y sabores al conseguirlo. A escala industrial para la concentración de fluidos alimentarios el sistema de crioconcentración que se emplea se basa en el método de cristalización en suspensión. Se presenta el desarrollo de un equipo semiindustrial que permita su aplicación en la industria alimentaria. en función de las condiciones de presión y temperatura empleadas. . Dicho método ha sido ampliamente investigado. que se reducen proporcionalmente. por tanto. almacenamiento y conservación. lo cual incrementa los costos. Sea el caso del jugo de manzana. eliminar una operación de estabilización en el mismo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS con menores costos variables. pero se descarta hielo con capa una viscosa de sólidos solubles valiosos. La crioconcentración se basa en la separación de sólidos solubles de una solución mediante la congelación del agua que esta contiene. Al lavar los cristales de la torta de hielo se obtienen aguas de lavado bastante ricas en sólidos de la manzana. conviene reciclarlo. Pero dicho reciclo se debe volver a crioconcentrar. Sin lavado alguno. Esto no sucede con la crioconcentración. se economiza empaque y flete. que permite establecer cuál es la mejor manera de lavar. El sistema más utilizado es el de nucleación con separación física de cristales. los cristales de hielo formados se hacen crecer en un tanque de recristalización y después se separan para obtener el concentrado final. Este modelo se repite para cada nodo sigma (sumador de dos corrientes afluentes. con el propósito de garantizar un estricto control de proceso y calidad del producto crioconcentrado.4. tienen forma redondeada y uniforme lo que facilita su posterior separación. o sobre imperfecciones superficiales. sin embargo. Se entiende por nucleación la generación de partículas cristalinas capaces de crecer espontáneamente a partir de cierto tamaño mínimo. A continuación. se ha desarrollado un sistema de crioconcentración más simple que los que se usan hasta el momento. un equipo nuevo para trabajar a presión atmosférica utilizando placas lo que permite obviar la separación física de cristales. En sistemas complejos como las soluciones alimenticias ocurre la nucleación heterogénea. sustituida por un cambio de ciclo en el circuito refrigerante. partículas extrañas o imperfecciones estructurales. maduración y nucleación secundaria. Este método permite que los cristales de hielo formados sean de mayor tamaño. se ocasionarían pérdidas excesivas del producto debido a que allí los cristales son muy pequeños. En el desarrollo de los equipos de crioconcentración se han incorporado elementos que cada vez lo han hecho más sofisticado y complejo. En la etapa de maduración los cristales más grandes crecen a expensas de los más pequeños. Este modelo matemático consiste en un balance de materia. Existe un óptimo intermedio. que se detecta con un modelo matemático. por una matriz que da lugar a un vector de salidas.2 Descripción del proceso de Crioconcentración La crioconcentración tiene varios mecanismos: nucleación primaria. puede ser homogénea o heterogénea según se produzca a partir de la solución original. en un solo efluente) o delta . Si se trataran de separar los cristales de hielo inmediatamente se produjesen en la primera fase de cristalización. El proceso consiste en: Comprimir un líquido Enfriarlo bajo presión Provocar la formación de cristales de hielo en el mismo mediante una expansión hasta condiciones atmosféricas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8. explicado como un vector de entradas. Figura 194 curvas experimentales de congelación .segunda centrifugación . por ejemplo nodo cristalizador. Este procedimiento se aplica actualmente a los siguientes productos alimenticios (las concentraciones en peso máximas alcanzadas en sólidos): Extracto de café (45%).Zumo fresco y reciclo . vinagre (48%).primera centrifugación. Por encima de la temperatura eutéctica el proceso de congelación de una solución acuosa de un alimento involucra la separación del agua en forma de cristales de hielo.. Si un alimento líquido se enfría en medio de agitación se propiciará el crecimiento de cristales puros de hielo dentro de una solución concentrada. nodo separador (centrífuga). cerveza y vino (32% vol). La alta agitación es necesaria para evitar puntos localizados de subenfriamiento lo que permite obtener cristales de alta pureza.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS (separador de una única corriente afluente en dos corrientes efluentes). Gracias a procedimientos de separación tal como la centrifugación puede liberarse el producto concentrado. sin embargo se requiere lavar la superficie de los cristales del líquido remanente. según el caso. nodo lavador (dilución o remoción de los sólidos solubles no adheridos al hielo). jugos de fruta y uva (50%). leche (36%) y extracto de té (25%). La crioconcentración es así un conjunto de sub-sistemas eslabonados y en ciclo: congelación . soluciones de azúcares (50%). Queda claro que bajo el nombre de "Crioconcentración" se ocultan diversos nodos.lavado .congelación. nueva centrifugación (para el descarte de la torta de hielo lavado y reúso de las aguas de lavado enriquecidas) y suma de jugo fresco más aguas de lavado enriquecidas. 4. El efecto del grado de agitación es pequeño.75)] x100 = 27. Esto significa que por 1 Kg de hielo hay 4.78 Kg. quedando presente como hielo. define la eficacia de la crioconcentración.78)(0. . 8. en una proporción: (Peso de solución de Naranja) = 4. [1/(4. Nuevamente.78+1.0 =5. Los pequeñísimos cristales del congelador pasan al crioconcentrador en donde permanecen en promedio más de media hora para desarrollar las etapas de cristalización descritas y obtener un cristal de un tamaño adecuado para el paso siguiente de separación. mejor se puede realizar esta separación de fases. • Tiempo de residencia y grado de agitación. Se ha demostrado experimentalmente que mientras sea menor el área total de los cristales de hielo. para un total de solución original (al 25%) de 4. para el caso de Jugo de Naranja de concentración inicial del 25% se puede leer que a -4ºC hay un equilibrio entre una solución al 32% de Naranja con hielo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS En la Figura 194 se muestran varias curvas experimentales de congelación. • Concentración del soluto. uniformes y si es posible. cercanos a la forma de esfera. La mayor concentración disminuye la velocidad de crecimiento de los cristales. El diseño de las condiciones de operación debe prever una producción de cristales grandes. es decir. • Subenfriamiento. se ha separado.3 Condiciones operativas El tamaño medio de los cristales en un crioconcentrador continuo depende de: • El tipo de producto.78 Kg de solución al 32 % de sólidos.78 (Peso de hielo) Para A y B las distancias señaladas en la gráfica. mientras que el grado de subenfriamiento la incrementa lo mismo que el tiempo de residencia.89% del agua que inicialmente había en el extracto. Si se sigue la trayectoria de enfriamiento señalada. Puesto que los cristales son esencialmente puros la efectividad que se tenga en la separación de la mezcla cristales-solución concentrada. para el caso ilustrado en la Figura 194 se produce una cristalización subcrítica en un congelador o intercambiador de calor (de superficie raspada) externo al crioconcentrador que retira calor muy rápidamente produciendo una fuerte nucleación en un bajo tiempo de residencia (del orden de segundos). Esta última solución pasa por filtros para ser recirculada también hacia el equipo congelador. El hielo y el producto crioconcentrado pasan a un sistema separador de ambas fases. Allí los cristales se forman en las paredes de un intercambiador de superficie raspada. Figura 195 Componentes básicos de un equipo de crioconcentración Se usan columnas de lavado para separar el hielo que avanza hacia arriba a través de una capa estacionaria de agua de lavado que desplaza la solución alimenticia atrapada por el hielo. El hielo que se obtiene en la parte superior de las columnas está prácticamente libre de sólidos del alimento.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 8. . así los tiempos de residencia se vuelven altos. 1988). Adicionalmente los tiempos de residencia son menores en los sistemas multietapas que en los monoetapa (Van Pelt y Jansen. En lugar de columnas también pueden usarse separadores centrífugos para hacer la misma función. normalmente son de tres o más etapas pues en ellos el hielo crece principalmente en concentraciones bajas e intermedias en donde las viscosidades son bajas (Schwartzberg. El crecimiento y maduración (crecimiento de cristales grandes a costa de la desaparición de los pequeños) de los cristales de hielo ocurre en el crioconcentrador. 1997).4 Descripción de un crioconcentrador Los componentes básicos de un equipo de crioconcentración se muestran en la Figura 195. 1990). este paso es crítico para una operación económica de la crioconcentración (Heldman y Hartel. En equipos comerciales el concentrado se recircula para permitir el manejo adecuado de los lodos de cristales-concentrado. Las unidades de crioconcentración raras veces son de una sola etapa.4. pueden ser enfriados parcialmente en los sistemas de fusión de hielo para aprovechar sus bajas temperaturas y economizar energía. . además de continuar su ciclo normal en un condensador. Los vapores del refrigerante. haciendo las veces de evaporadores inundados (el enchaquetamiento de los intercambiadores de superficie raspada hace ése papel en tal caso).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Los equipos de refrigeración retiran el calor de fusión del hielo del alimento. los derivados lácteos se limitaron al queso y la mantequilla.2 Pasteurización Tratamiento de la leche. La leche pasterizada se conserva en buenas condiciones higiénicas durante unos tres días.1 Recepción La leche se recibe en las tradicionales cantinas o en carros tanques. sin que vuelvan a separarse. El deterioro de ésta es provocado por bacterias que transforman la lactosa en ácido láctico. Primero hay que homogeneizarla. que se mide con un termopar. La leche esterilizada adquiere el sabor de leche hervida.1. la leche es empacada automáticamente a una temperatura de 276 °K (3°C). Filtro de canasta. La mayor parte de las industrias lecheras efectúan la pasterización continua de la leche por el procedimiento de alta temperatura en corto tiempo: se calienta la leche a 344 K (710C) y se la mantiene durante quince segundos a esa temperatura. 9. pero ese tiempo de conservación se puede prolongar hasta unos siete días como mínimo mediante la esterilización. A menudo ese calentamiento al vapor se efectúa directamente en el empaque. Después de la pasterización es esencial un enfriamiento inmediato del líquido. hasta 377 °K (104 °C).1. ahorrándose así energía. elaborados siempre mediante procedimientos artesanales por los propietarios del ganado. . Para destruir esas bacterias se efectúa el tratamiento denominado pasterización. en la nevera. A continuación se calienta con vapor. que se efectúa aprovechando la misma leche caliente para calentar parcialmente la leche fría situada al comienzo del ciclo. Todo el proceso de producción de la leche ha sido automatizado. en mayor o menor grado. si no se ha alcanzado la temperatura requerida. lo que da lugar a que la leche se agrie. báscula. 9. para lo cual se la hace pasar a presión a través de pequeños orificios y de este modo se rompen los glóbulos de grasa. Tanque de recibo. Volteador de cantinas. A continuación. de forma que la crema o nata se mezcla mejor con el resto del líquido.1 LECCION 53 INDUSTRIA LACTEA Durante muchos siglos. Primero es filtrada para retener las partículas más groseras y luego se procede al análisis de esta leche para ser liberada para los distintos procesos lácteos. durante las últimas décadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS CAPITULO 9 EQUIPOS EN PLANTAS DE PROCESOS ALIMENTARIOS 9. durante veinte minutos por lo menos. Algunos de los equipos más utilizados en esta etapa son: Trasportador de cantinas. que inmediatamente es sellado de forma segura. una válvula de derivación devuelve la leche para un nuevo calentamiento. Separadora de leche de tipo centrífuga. 9. Generalmente se aplican disposiciones para la estandarización del contenido de grasas en la leche para el consumo y la nata. motor encerrado en una carcasa de acero inoxidable pulimentada. Enfriador aséptico. Válvula de diversión de flujo. La estandarización directa requiere una regulación cuidadosa de la cantidad de crema retirada (operación que puede ser automatizada).1. Intercambiador de calor platos. . 9. Desnatadoras centrífugas. Estos aparatos desnatan y purifican al mismo . El agua añadida en forma de vapor se elimina dejando expansionar la leche esterilizada en un evaporador instantáneo (al vacío). Los métodos de estandarización se clasifican según como se efectúe la remezcla y de sí la estandarización tiene lugar antes o después de la pasteurización. Tubería de retención. Bomba de vacío (Del tipo de varias etapas rotativas).UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 9. tacómetro. freno. La leche ultrapasteurizada se mantiene durante varios meses en buenas condiciones sin necesidad de refrigeración. según el cual se inyecta vapor en la leche hasta que la temperatura de la misma llega a 425 K (152°0C). Tanque de vacío.2.1. EQUIPOS DE ESTANDARIZACION Centrífuga. lo que además la refrigera.Estandarizadora. pero al mismo tiempo ofrece todas las ventajas de un proceso en línea continua. Construcción en acero inoxidable. Cabeza Inyectora de vapor.1 equipos de pasteurización Los elementos constituyentes de estas plantas son: Bomba centrífuga.2 Ultrapasteurización El procedimiento de temperatura ultra alta (UHT). Bomba de alta presión. La instalación es también más pequeña y simple que con alguno de los métodos indirectos. llamado también ultrapasteurización. Tanque de enfriamiento. siempre que no se abra el envase. Tanque de retención. todas las partes están en contacto con la leche en acero inoxidable.1. La estandarización con el proporcionado automático de la crema es generalmente el método más económico y exacto para las instalaciones en las centrales lecheras modernas de alta capacidad. la cual se mantiene durante unos tres segundos. provisto de medidor de crema.2.3 Estandarización del contenido de grasas El contenido de grasas de la leche entera entregada a las centrales varía considerablemente día a día. porque el montaje inadecuado puede conducir a notables alteraciones del funcionamiento. •La leche con escasa cantidad de aire es menos susceptible de adquirir sabor a quemado durante la pasteurización. de lo cual resultan las siguientes ventajas: •Cuidadoso tratamiento de la leche en el interior del tambor. A la crema fermentada se le añade agua fría hasta obtener una temperatura entre 285 y 2130 K (12 y 17°C). El conocimiento preciso de construcción es particularmente importante. o Desnatadoras auto depuradoras. se diferencian en lo esencial por la forma en que circula la leche y en que se separan las impurezas. pasteurizada o esterilizada.81 micra. El funcionamiento hermético impide en su gran parte la mezcla de aire con la leche. Estos ingredientes son leche descremada en polvo. Leche condensada.1. Leche condensada endulzada. que producen las condiciones adecuadas para el desarrollo del sabor y la eliminación de manchas indeseables. así como salida cerrada para la leche magra y la nata en la parte superior. comienza un batido a baja velocidad. 9.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS tiempo.1. ya que este se encuentra totalmente lleno de líquido. y una vez excluido todo el aire se aumenta esa velocidad hasta que se . por medio de bomba a través de un husillo hueco. Las hay de dos tipos: con entrada y salida cerrada en la parte superior. y con entrada cerrada para la leche entera en la parte inferior. 9. •Mayor grado de desnatado.5 Mantequilla Para fabricar mantequilla.4 Procesos de recombinación La recombinación significa que un producto se compone de nuevo partiendo de ingredientes individuales de la leche que con anterioridad han formado un solo producto. La primera para la leche entera y la segunda para la descremada y la nata. Después de colarla.005% (en presencia del aire pueden fragmentarse los glóbulos grasos hasta reducir su diámetro a menos de 0. se emplea la crema directamente o después de fermentada mediante cultivos de microorganismos. Tienen arriba una entrada abierta para la leche entera y una salida cerrada para la descremada y la nata o Desnatadoras herméticas. por lo que entonces no se pueden separar). El tambor efectúa el proceso de separación propia mente dicho. Mantequilla y otros. hasta 0. Los productos lácteos recombinados más importantes son: Leche líquida para el consumo. grasa de leche o vegetal y agua. Por la forma de circular la leche se distinguen las siguientes clases: o Desnatadoras semiherméticas. así. a fin de evitar la aglomeración de la mantequilla. se separa mediante bombeo a través de un cedazo.25 °C) durante unos veinte minutos. La leche condensada se basa en añadir azúcar a la leche hasta una concentración del 43 %. En las etapas finales de su preparación la mantequilla ha de ser trabajada (malaxada) hasta obtener una textura conveniente y expulsar el exceso de humedad. por lo general. La leche evaporada se conserva durante dos años. lo cual es totalmente inocuo. Al envasar la leche condensada no se trata mediante calor. El residuo líquido. por lo que todas las etapas de su fabricación deben desarrollarse en perfectas condiciones de higiene. para aumentar el sabor y prolongar la vida de almacenamiento. pero resulta desagradable para el consumidor. A menudo se suele añadir un 5 % de sal. y se continúa batiendo hasta alcanzar el tamaño de grano deseado. . la nata procedente de ciertas vacas que se alimentan de pastos ricos en ese pigmento da lugar a mantequillas intensamente coloreadas.6 Leche condensada y evaporada Estos dos productos exigen una concentración por evaporación a temperaturas entre 327 y 336 °K (54 y 63 °C) y en el vacío. a temperatura de uno o dos grados inferior a la de batido. A temperaturas de almacenamiento superiores a 294 °K (21 °C) existe la posibilidad de que la leche adquiera un color oscuro. a fin de conservar el producto enlatado. suero de mantequilla. las latas y las tapas son esterilizadas al vapor antes de llenarlas. El color natural de la mantequilla es debido al pigmento llamado caroteno.1. más o menos como granos de arroz. después de lo cual se agita y enfría hasta 289 °K (16 °C). Fabricación continúa de mantequilla.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS producen unos pequeños grumos de mantequilla. Las máquinas continuas se basan en el proceso Fritz en el cual el batido de los glóbulos de mantequilla se efectúa primordialmente de la misma manera que el batido convencional. al cabo de unos 20 minutos. Sin embargo. y la mantequilla se lava abundantemente hasta obtener un filtrado limpio. La leche evaporada se conserva esterilizando las latas de leche en una retorta de vapor a 388 K (8. si la temperatura no sobrepasa los 289 °K (16 °C). formando inmediatamente los glóbulos en cámaras especiales en las que forman una mantequilla homogénea. La consistencia de la leche condensada se logra sembrando una pequeña cantidad de cristales de lactosa y enfriando lentamente el producto terminado hasta 297 °K (24 °C). el vigoroso tratamiento de la crema en el cilindro batidor reduce considerablemente el tiempo necesario del batido. Se añade una pequeña cantidad de agua. 9. 1. Uno de los problemas que presentaban las primeras leches en polvo era la dificultad de su disolución al añadirlas a bebidas como el café o el té. Figura 196 Secador de lecho fluido Los Secadores de lecho fluido eliminan la humedad residual de la leche en polvo y provocan la cristalización de la lactosa. Este es el sistema denominado aglomeración. empleando una boquilla o un disco que gira a gran velocidad.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 9. pero la técnica más frecuente para obtenerla es el secado por pulverización.7 Leche en polvo La leche reforzada con vitamina D y desecada sobre tambores calentados al vapor se emplea para alimentos infantiles. El producto final tiene un contenido de humedad inferior al 5 %. que se someten a un secado final y se envasan. Este problema fue resuelto haciendo pasar el polvo de leche por una corriente turbulenta de aire antes de que esté completamente seco. y de él resulta la conocida leche “instantánea”. hay que aumentar su contenido en residuos sólidos hasta un 40 % mediante evaporación al vacío. Después de ello. Las gotitas de leche se secan por acción del aire y son transportadas neumática-mente desde el fondo de la cámara de secado hasta la sala de envasado. Las partículas de leche colisionan unas contra otras y forman copos. mejorando con ello la solubilidad. la leche concentrada se precalienta hasta 340 K (67 °C) y se pulveriza en el interior de una cámara de secado por aire caliente. a 463 K (190 ° C). . Antes de secar la leche descremada por pulverización. cuando se oxidaran. es el de eliminar los olores. Una vez refrigerada la leche hasta 316 K (43°C). proteínas.1. esa neutralización se realiza. Todos los aromas volátiles que hacen desagradable el olor del aceite se eliminan por destilación al vapor. mediante la cual se eliminan impurezas como hidratos de carbono. algunos de los cuales podrían dar mal aspecto al yogur. comunicándole gusto a rancio. El producto final ha de ser refrigerado por debajo de 278 K (5°C). tratándolas con una solución de sosa cáustica a temperaturas entre 75°C y 136°C. Después de separar este último. La Figura 197 corresponde a un diagrama explicativo de las diversas etapas de fabricación de la margarina: refinado del aceite. fosfolípidos y resinas. Antes de llevar a cabo el mezclado de los aceites. Con frecuencia. el aceite neutralizado se lava con agua y se seca al vacío.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 9. semilla de algodón y soja) y grasas animales (de arenque y sardina) a fin de preparar la mezcla aceitosa. éstos deben ser refinados para purificarlos. El último paso en la preparación de los aceites. En la fase siguiente de purificación. se inocula con el cultivo y se introduce en los vasos de cartón para la venta. Los fabricantes utilizan aceites vegetales importados (de palma. y para su fabricación se utiliza gran variedad de aceites y grasas vegetales. con las cuales se logra la mezcla aceitosa deseada para emulsionar con leche desnatada fermentada.1. El sabor y la consistencia característicos del yogur se obtienen tratando la leche con cultivos de Lactobacillus bulgaricus y Streptococcus thermophilus. animales y marinas. La leche debe ser pasterizada a 363 K (130 °C) antes de la inoculación. dejando que aquél se desarrolle durante varias horas a dicha temperatura. para formar un jabón que puede ser extraído con facilidad. cacahuete. el aceite es neutralizado a fin de eliminar los ácidos grasos libres que alterarían el sabor. El aceite se calienta hasta unos 132°C. coco. pues de otra forma el cultivo permanecería activo y el yogur iría ganando en acidez. con el fin de matar los microorganismos naturales que contiene. 9.9 Margarina La margarina en la actualidad se ha convertido en un artículo alimenticio importante por derecho propio. girasol. con un 5 % de agua para que las impurezas se hidraten y produzcan una goma insoluble en aceite capaz de ser separada por centrifugación. preparación de la leche y . durante un período de treinta minutos. antes de mezclarlos. los ácidos grasos libres se combinan con la soda cáustica.8 Yogur. en este tiempo. Mezcla aceitosa. La primera etapa de purificación es el desgomado. Esta procede de la fase acuosa. la neutralización y el decolorado. La leche. la fusión en la boca mejora incorporando aceites hidrogenados cuyo punto de fusión sea inferior a 34°C. se mezclan en las proporciones adecuadas. inodoros e insípidos. Fase aceitosa. Figura 197 Fabricación de margarina La composición de la mezcla de aceites depende del tipo de margarina que se fabrique. poder fundirse rápidamente en la boca. Para lograr un campo de fusión amplio se utiliza una mezcla de aceite liquido y grasa dura. leche desnatada. . Las margarinas de mesa deben ser fáciles de extender en un amplio margen de temperaturas y.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS emulsión. salmuera y agua. que proporciona aceites puros. El contenido en agua de casi todas las marcas comerciales de margarina no debe exceder del 16 %. que constituye la fase acuosa. Después de desodorizarlos. comprende el desgomado. La mezcla de aceites tiene que contener cierto número de ingredientes antes de su emulsión con la fase acuosa. para darle sabor y acidez). antes de la emulsión. así como la posterior filtración. Fase acuosa. Las fases aceitosa y acuosa se mezclan con aditivos. que consiste en una mezcla de leche descremada fermentada (leche “madurada” con bacterias. se pasteuriza y se fermenta con bacterias que le confieren buen gusto y acidez. El refinado. no obstante. A menudo se procede a hidrogenar los aceites a fin de elevar su punto de fusión. entre otras. en sus diferentes calidades. necesarios para que los huesos y dientes se conserven sanos y fuertes. la carne contiene vitaminas del grupo B y minerales como el calcio y el fósforo. Este dispositivo consiste en un tubo cilíndrico provisto de rascadores que giran a unas 1. en el cual fragua la textura de la masa durante unos dos minutos antes de su extrusión y envasado. Se utilizan las vísceras. como el hígado. necesario para renovar las células de la sangre. la carne aporta gran cantidad de aminoácidos esenciales en forma de proteínas para el crecimiento y fortalecimiento del organismo. estómago. hígado. Determinadas partes.2. 9.000 rpm. de unos 18 cm de diámetro y 3 m de longitud. contienen también vitaminas A y D. también se consumen determinados órganos internos que forman parte de una actividad llamada casquería. las hojas raspadoras la arrancan de las paredes interiores del cilindro y la hacen entrar en un tubo de “temple”. el enfriado se logra con refrigerante amoniacal. donde llega la mezcla se enfría. . Figura 198 Pieza de carne El músculo. sesos.1 Generalidades La carne constituye un alimento de primer orden.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Emulsión. A medida que la emulsión cristaliza. Se mezclan cantidades cuidadosamente medidas de fase aceitosa y fase acuosa y se conducen mediante bombeo a un depósito. enfriado y texturizado. y especialmente el hierro por la sangre que contiene. riñones. aunque no sea absolutamente imprescindible ya que se pueden encontrar sus componentes en otros alimentos. Además.2 LECCION 54 INDUSTRIA CARNICA 9. es habitualmente la parte más apreciada. Sin embargo. que circula por la camisa exterior del dispositivo. corazón. en determinados países también se incluye el equino y camélido. El proceso industrial comienza en los mataderos. . o lugares donde se albergan las reses. Tripería. que incluyen una serie de aparatos para las funciones propias de sacrificio. Se trata habitualmente de centros de producción muy especializados y automatizados. sangres y subproductos. Figura 199 Instalaciones de una planta de sacrificio Laboratorio. centros de producción muy especializados y automatizados Estas instalaciones se dividen en: Establos. consistentes en instalaciones destinadas al sacrificio y desuello del ganado. Cámaras frigoríficas.2. para la conservación de las carnes. ovino y porcino. aspiración y cadena de transporte mediante ganchos aéreos. tales como pieles. despiece y transformación para su comercialización como alimentos para el consumo. depilación. Salas de sacrificio. Los mataderos son. Otras instalaciones anexas. para realizar los análisis de las carnes. Entre las fuentes destacan el ganado vacuno.2 El proceso industrial La industria cárnica se ocupa del sacrificio de animales. para el escaldado y lavado de tripas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS 9. habitualmente. como complemento para el aprovechamiento de productos derivados. fao. Cualquier resto de pelo es quemado o rasurado. En principio se les deja inconscientes mediante algún sistema percutor que introduce una punta en una determinada zona de la cabeza. donde se les corta la arteria yugular del cuello para ser sangrados. Dependiendo del tipo de animal (vacuno o porcino). por personal dedicado específicamente a esta labor. aunque algunas de ellas pueden estar . El pelo es eliminado depositando el animal en depósitos con agua a una temperatura superior a 50 C. Figura 200 Aturdimiento mediante pistola percutora Foto www. habitualmente. Posteriormente son arrastrados mediante una cinta elevada a otra sala. y seguidamente por una máquina que lo extrae de la piel. aunque en algunas culturas como la judía o musulmana pueden realizarse determinados ritos de sacrificio.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Tras su salida de las instalaciones. para la elaboración y conservación de variados alimentos.org Destazado Las operaciones de destazado se realizan. se retira la piel con el animal suspendido o se hace en una fase posterior. o también para obtener productos no destinados al consumo directo como tal Sacrificio de mamíferos Los animales antes de ser sangrados son aturdidos. los productos obtenidos siguen tratamientos industriales diferentes. la sangre llega a otras salas mediante tuberías para su posterior tratamiento. Tras cortar la cabeza y separarla del cuerpo se divide éste longitudinalmente a lo largo de la columna vertebral. Identificación de los cortes en el ganado vacuno Las carnicerías destazan las carnes para obtener piezas de tamaño y calidad determinados. y éstas a su vez en otras piezas más pequeñas de acuerdo con determinadas especificaciones. eviscerado. Con la res suspendida en canal en el sistema de transporte es enviada a las cámaras frigoríficas. cordero y carnero. y tocino para la carne de la espalda y costados. y no más de 125 kg. y más apreciados para su preparación al horno o a la parrilla por la rapidez con que . división de la res y lavado suelen ser supervisadas por inspectores de sanidad. que utiliza una terminología especial: jamón para la carne del muslo y cadera. o se la hace pasar por agua caliente o un sistema de vaporización térmica. donde puede permanecer hasta 36 horas. Figura 201 cortes de carne del ganado vacuno Los cortes de carne con poco tejido conjuntivo son los más tiernos. No sucede así con los cortes de cerdo curado. Los términos empleados en los cortes son básicamente similares en las carnes de vacuno. Después de la refrigeración las mitades son divididas en cuartos delanteros y traseros. estas piezas no suelen pesar menos de 75 kg. Una vez dividida la res se somete a algún tipo de pasteurización. Todas las operaciones de decapitación. siempre a una temperatura en torno a los 2 C para evitar el crecimiento bacteriano.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS automatizadas. Habitualmente se entregan para la distribución directamente en cuartos sin ninguna otra modificación. Tras el corte de las patas delanteras se procede a la evisceración. como son el corte en canal y lonchado de tocinos. ha obtenido una expansión notable desde las dos últimas décadas del pasado siglo XX. que se realizan de pie. En Colombia. apenas un umbral. El primer paso en el sacrificio de las aves es la descarga de las bandejas con los animales vivos en un sistema de transporte por cinta. En los animales de mayor edad el tejido conjuntivo es más grueso y por tanto la carne es más dura.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS pueden ser cocinados. también resultan muy estresantes . por ese motivo los cortes son destinados para estofados o cocidos. y es común que se utilice mano de obra intensiva para el colgado de los animales vivos. a un ritmo que no suele ser inferior a las 20 aves por minuto. fomentando la creación de centros productivos y de cría. deshuesado e higienización. Para los trabajadores estas actividades. Figura 202 Identificación de los cortes en un cordero Sacrificio de aves Las aves son colgadas de unas argollas. Estas operaciones se realizan con escasa luz. el operario recoge el ave de la bandeja por las patas y la cuelga de éstas en las argollas. previo al aturdimiento mediante un voltaje eléctrico El sector avícola de la industria cárnica es de gran importancia económica. No se encuentra tan automatizado como el de las carnes de mamíferos. así como un incremento en el número de empleados en este sector. con objeto de que las aves no sufran estrés y permanezcan tranquilas. Más elevada y en sentido contrario se desplaza otra cinta con argollas. Figura 203 Instalación para colgar aves Foto www. por lo que debe ser sacrificada manualmente por un operario. levantar y colgar animales vivos de más de 1. En algunas ocasiones queda algún ave sin pasar por la cuchilla. Con las aves vivas colgadas de las argollas se procede a la aplicación de un alto voltaje eléctrico. que contiene agua caliente en constante circulación.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS debido a las dificultades en un ambiente de escasa luz para sujetar. las desplumadoras pueden funcionar deficientemente si pasan por sus tambores aves de diferentes tamaños.5 kg que aletean y arañan. Seguidamente. obligando a repetir los trabajos de . de esta forma se ablanda el tejido para más tarde permitir extraer las plumas rápida y fácilmente.org Las aves sacrificadas continúan su transporte mediante cinta y pasan por cubas de escaldado. de esta forma el cuello puede pasar extendido por una hoja cortante que lo secciona parcialmente.fao. Es importante que las aves sean clasificadas en principio según su peso con objeto de que no haya disfunciones en los equipos. permitiendo que la sangre sea vaciada totalmente del cuerpo. otro dispositivo rotatorio elimina las plumas y las deposita en un canal inferior con agua en circulación. por lo que están sujetos habitualmente a turnos rotatorios de pocas horas. A la salida de las escaldaderas las aves pasan por un dispositivo que las decapita. por ejemplo. que no las mata pero las aturde lo suficiente para que cuelguen fláccidamente. la de evisceración. según su utilidad. alas. que quema lo pelos y otras plumas más pequeñas no eliminadas anteriormente por los tambores rotatorios. después de su inspección. Esto influye en toda la cadena. entre otros. el peso y tamaño del ave es fundamental para el buen funcionamiento de los dispositivos. Tras el desplumado se pasan las aves por un dispositivo de chamuscado mediante quemadores a gas. y los operarios sólo tienen que preocuparse por lo general de volver a colgar aquellas aves que se caen de la cadena. división de pechugas. fracturas. seguidamente la cinta transportadora hace pasar las aves por varios automatismos que. etc. Después de la refrigeración los cuerpos son clasificados a lo largo de una cinta o una mesa vibratoria. por ejemplo del trinchado o separación de muslos. son clasificadas o arrojadas a un canal de productos descartados. con objeto de enfriarlos rápidamente para evitar su deterioro. En esta sección una cuchilla circular extrae la bolsa posterior de la base de la cola. Las cintas de transporte finalizan en depósitos de refrigeración o en cámaras de aire refrigerado. donde los cuerpos de las aves se someten a un descenso de temperatura de hasta una hora. Seguidamente. Esta fase está más automatizada. desechándose aquellos que presentan deficiencias como magulladuras. Las patas son cortadas por una máquina y transportadas aparte para su limpieza y clasificación. las aves pasan por una máquina de lavado y clorado. Los menudillos pueden ser envasados aparte o reincorporados en un paquete a la cavidad vacía del ave si se va a vender completa. en una primera operación presiona el abdomen y abre el cuerpo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS desplumado. etc. Por ejemplo. Las aves que han pasado la prueba de clasificación salen colgadas hacia otros procesos diversos y líneas de producción. los tiempos de producción y finalmente en los costes de elaboración. Para ello hay que volver a colgarlas de nuevo en otra cinta con argollas algo diferentes a las de transporte en vivo. siendo éstos trasladados a otra sección donde se realiza la recuperación de algunas piezas útiles. estómagos y riñones. rasgaduras. Tras el cortado automático del cuello (que también pueden ser envasados aparte). las aves pasan a otra sección. Estas operaciones también están generalmente automatizadas y. Las vísceras. en segundo lugar extrae las vísceras sin alterarlas. se clasifican hígados y corazones y se desechan intestinos. como en otras secciones. Suelen tener mercado en muchos países asiáticos. En algunos casos se utilizan máquinas que .. Tras varios procesos manuales o automáticos. la carne es cortada en filetes y colocada en recipientes en una cinta transportadora. grado de contaminación. tales como grasa. pérdida de humedad y contaminación de microorganismos. disponibilidad del agua. humedad relativa. como resultado de su descomposición fisiológica. Los productos. a partir de su recolección inician un estado continuo de deterioro. las principales condiciones internas del alimento que influyen en el desarrollo microbiano son contenido de humedad. Las condiciones externas al alimento que influyen en el desarrollo del alimento microbiano son: temperatura. Cuando el cuerpo está destinado a ser deshuesado es depositado en contenedores de aluminio o cajas de cartón situadas en palets. envueltos. pasan a la fase de empaquetado. En el deterioro de las frutas y verduras.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS permiten retirar la piel de algunas piezas (como la pechuga o el muslo) para su comercialización en esta forma. acides y pH. piel o huesos sobrantes. daños físicos. sean deshuesados o. composición de la atmosfera o del medio que rodea al alimento. trinchados. para ser recibida por otro grupo de operarios (los recortadores) encargados de eliminar productos desechables. impresos y sellados. 9. introducidos en bandejas según el tipo de producto. Figura 204 Instalaciones de una planta de Fruver . Las pechugas que tienen que ser elaboradas a mano son refrigeradas durante un tiempo para facilitar el corte. por ser organismos vivos.3 LECCION 55 FRUVER Las frutas y verduras. De aquí pasa al área de refrigeración. donde serán clasificadas y apiladas manualmente o de forma automática. flora o presencia de agentes depredadores. aspiración. Vía Húmeda: lavado por inmersión. . cepillos. separación magnética. Las operaciones preliminares a la transformación a las cuales se debe someter la materia prima (frutas frescas) son las siguientes: • Recepción • Lavado y desinfección (Limpieza) • Selección • Pelado y arreglo • Escaldado. combinado. Recepción: operación de recibo de la fruta en la cual se pesa y se analiza la calidad para obtener los rendimientos finales. lavado por aspersión. Vía Seca: tamización.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 205 Procesos de Frutas y Verduras Maquinaria: Enceradora (lavado de frutas) Liofilizadora (Bomba al vacio) Máquina separadora de semillas y pulpa de fruta Licuadora industrial Desfibrilador de fruta Congeladores Pasteurizador (frutas liquidas) Tanque reempacadora Proceso de Elaboración de la Pulpa de Frutas Congelada. flotación. Limpieza: se puede efectuar por vía seca o vía húmeda. En la figura 206. Seleccionar uno es difícil. pero los más frecuentes que se utilizan corresponden a cuatro grupos básicos: compuestos de cloro. no hay uno que sea ideal para todos los usos. compuestos de yodo. aroma y apariencia. se eliminan unidades partidas. Se clasifica según: Color – aroma – sabor Ausencia de contaminantes Madurez de procesamiento óptima Tamaño y forma Pelado: remoción de la corteza o cubierta externa. compuestos de amonio cuaternario y compuestos germicidas de agentes tensoactívos de ácido amonios. se efectúa por diferentes métodos: Manual Físico Mecánico Enzimático Combinado Escaldado: es un tratamiento térmico corto que se puede aplicar a las frutas con el fin de ablandar tejidos. sabor. disminuir la contaminación superficial e inactivar enzimas que puedan afectar características de color. rotas. Selección: se elimina todo elemento que no presente condiciones aceptables para los propósitos a los cuales serán destinados. Se puede observar el diagrama de flujo de operaciones para la elaboración de pulpas de frutas congeladas. . podridas. expulsa el aire intracelular y remueve aromas desagradables.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Desinfección: consiste en aplicar algún tipo de producto para eliminar la carga microbiana que viene con la fruta o vegetal. Se selecciona por: Peso Tamaño Forma Color Madurez Clasificación: separación en relación a propiedades específicas con el propósito de obtener una óptima calidad. En las frutas fija color. maquilladas. Métodos: • Inmersión en agua • Exposición al vapor Una vez realizadas las operaciones de adecuación de la materia prima (frutas frescas) se procede con las operaciones de separación y conservación. quemadas por frío y deformadas. Si hay resistencia se debe aplicar el refregado fuerte y en orden todas las áreas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura. rejillas y sifones.206 Diagrama de Flujo de Operaciones para la Elaboración de Pulpas de Frutas Congeladas Higiene y sanidad en planta. . Esta limpieza del sitio se inicia con la ordenación de los elementos presentes. petos y botas de operarios. equipos y materiales. Sigue un barrido de toda mugre gruesa presente en el piso y áreas vecinas como techos. Esta limpieza se realiza comenzando por las áreas altas (techo) e ir bajando hasta terminar en el piso y los sifones. Sigue un jabonado con detergentes o jabones que ablandan y retiran la mugre. Entonces las operaciones explicadas antes se repiten con el mismo cuidado para guantes. es crítica la higienización de los operarios. Naturalmente el sitio donde se vaya a realizar la desinfección debe estar ordenado e higienizado. Si la operación ha sido bien hecha el aroma del ambiente debe ser a limpio. Se termina con un enjuague a fondo. paredes. Además de las áreas. puertas. material y equipos que entraran en contacto con la fruta. . El hecho de recibir implica la aceptación de lo entregado. Esta es una operación que reviste una importancia grande en cualquier actividad productiva de la empresa agroindustrial. en orden de fijar el monto a pagar por el mismo. Consiste en recibir del proveedor la materia prima requerida. es decir. Diagrama de Flujo General de Procesos de Industrialización de la Pulpa de Frutas Congelada Fuente: Universidad Nacional de Colombia. la aceptación de que la condición del material está de acuerdo con las exigencias de la empresa y su proceso. 2002. Esta operación implica el compromiso de un pago por lo recibido y debe tenerse el cuidado de especificar claramente si lo que cumple con los requisitos es el todo o parte del lote que se recibe. de acuerdo a las especificaciones entregadas de antemano por la empresa.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 207. Recepción. El debe ser muy consciente de la responsabilidad de su trabajo e influencia en la calidad de la pulpa final. Puede aplicarse para acelerar o retardar la maduración de las frutas en la fábrica. pero por lo general se acercan a los 25 . Almacenamiento. Se pueden someter a la primera. Se hace para separar las frutas sanas de las ya descompuestas. que responden a un grado de madurez adecuado para la obtención de pulpas de alta calidad. El color.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Pesado. Una guayaba amarilla. Permite separar entre las frutas que pasaron la selección. Debe evitarse el manejo brusco de los empaques para evitar magulladuras o roturas de las frutas. Esta es una de las operaciones de mayor significación comercial en las actividades de la empresa. en razón de su grado de madurez y las verdes o aún pintonas que deben ser almacenadas. sana. Selección. aquellas que están listas para proceso. Aquí también los instrumentos más ágiles y económicos son los sentidos de los operarios. pues implica la cuantificación de varios aspectos. Las condiciones del ajuste son específicas para cada especie. el volumen comprado. por último. Aquí no importan el tamaño o la forma. Hay ciertas frutas costosas que por su tamaño grande pueden pasar la prueba pero deben ser “arregladas” retirando cuanto antes las fracciones dañadas. Otras veces es conveniente retardar la maduración un determinado tiempo a fin de procesar paulatinamente la fruta que por razones de cosecha se adquirió en grandes cantidades. La aceleración de la maduración se logra generalmente ajustando la temperatura y humedad de una cámara donde se puede almacenar la fruta. Estas características exteriores específicas de las frutas se pueden comprobar por controles en el laboratorio. Los instrumentos para decidir cuáles frutas rechazar son en principio la vista y el olfato de un operario. Clasificación. el volumen por pagar al proveedor y el volumen que ha de ingresar al proceso. lo más importante. el volumen de la calidad adecuada para el proceso. La forma de pesar puede ser en los mismos empaques en que la fruta llega a la planta o pasándola con cuidado a los empaques adecuados de la fábrica que se puedan manejar y apilar cómodamente. Se efectúa con cualquier tipo de balanza de capacidad apropiada y de precisión a las centenas o decenas de gramo. entre los cuales se cuenta. los datos sobre el volumen para la cuantificación del rendimiento y. aroma o dureza de las frutas permiten elegir las frutas adecuadas. Se puede efectuar sobre mesas o bandas transportadoras y disponiendo de recipientes donde los operarios puedan colocar la fruta descartada. frutas sanas que han llegado a la fábrica pintona para que maduren. olorosa y ligeramente blanda le indica al operario que es adecuada para proceso. Hay casos en que se puede controlar modificando la composición de la atmósfera que rodea las frutas. Piñas sucias demorarán más que los maracuyás limpios. Se disminuye el contenido de oxígeno y aumenta el de anhídrido carbónico y nitrógeno. En cualquier caso es crítica la higiene y limpieza de la cámara. En los casos de frutas climatéricas. Desinfección. también se puede ajustar la composición de la atmósfera de gases que rodean a las frutas. . se inicia un proceso de limpieza a medida que se acerca el momento de extraerle la pulpa. El hipoclorito de sodio a partir de solución al 13% es el desinfectante más empleado por su efectividad y bajo costo. el cual se puede realizar por inmersión de las frutas o por aspersión. El retardo de la madurez se hace principalmente con la disminución de la temperatura y ajuste de la humedad relativa de la cámara. es decir con agua a cierta presión. Una vez la fruta ha alcanzado la madurez adecuada. Las sustancias desinfectantes que se pueden emplear son a base de cloro. Es indispensable disponer de agua potable para iniciar con un lavado. Una vez higienizado todo. Lograr resultados esperados de la maduración exige que se controlen las condiciones durante las cuales permanecen las frutas en almacenamiento. La desinfección se efectúa empleando materiales y sustancias compatibles con las frutas. Estas se pueden sumergir en la solución desinfectante durante un tiempo adecuado que pueden ser 5 a 10 minutos. se procede a desinfectar las frutas que se hallan en cestillos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS ºC y la humedad relativa se eleva a 90%. El propósito es disminuir al máximo la contaminación de microorganismos que naturalmente trae en su cáscara la fruta. yodo y otra serie de principios activos que cada día llegan al mercado. dependiendo de las características de las frutas y estado de suciedad. para evitar altos recuentos en la pulpa final. con demérito de su calidad y peligro de fermentación en la cadena de distribución o en manos del consumidor final. sales de amonio cuaternario. En la desinfección rutinaria se puede intercalar el uso de desinfectantes para evitar que la flora contaminante cree resistencia a una sustancia. Para esto las frutas deben estar colocadas en cestillos por donde puedan circular los gases a la temperatura necesaria. El objetivo es retirar toda mugre o tierra que contamine la superficie de las frutas y así disminuir la necesidad de desinfectante en el paso siguiente. Es definitivo que las frutas ubicadas en la cámara puedan ser afectadas por las condiciones que existen a su alrededor. Los métodos químicos emplean sustancias como la soda a diferentes temperaturas y concentraciones. por su incompatibilidad de color. Corte. A otras frutas hay necesidad de retirarles la cáscara como a la guanábana y papaya. tienen formas especiales para acceder a superficies curvas y poseen empuñaduras ergonómicas. mecánicos o químicos. Pelado. La efectividad de esta solución disminuye a medida en que se sumergen más cestillos de frutas. Permiten cortar películas de cierto grosor. El pelado manual se puede realizar con cuchillos comunes de cocina o con otros que presentan ciertas características que se ajustan al tipo de piel de algunas frutas. No es conveniente enjuagarla sumergiéndola en tanques de agua que cada vez estará más contaminada. La rotación sugerida es de tres lotes. Estos son similares a los que hoy se emplean para pelar papas. Algunas frutas como el maracuyá deben ser cortadas para extraer su masa interior antes de separar la pulpa. A la fruta desinfectada se le debe retirar los residuos de desinfectante y microorganismos mediante lavado con agua potable. El indicador de sí la solución desinfectante aún sirve es determinar que posea el olor característico de cloro y que no se halle muy sucia a simple vista. Si se deja la misma solución mucho tiempo lo que se puede estar haciendo es ensuciar e infectar los últimos lotes que se sumergen en la que era una solución desinfectante. por lo general en las pequeñas industrias se realiza en forma manual con la ayuda de cuchillos. Los métodos físicos emplean calor y frío. Cada lote de fruta es específico y necesitaría de varios ensayos para determinar las condiciones adecuadas. Los mecánicos usan máquinas especialmente diseñadas para determinadas geometrías y texturas. Aunque hay máquinas que lo hacen. Esta operación puede efectuarse de manera manual o por métodos físicos. Si es posible por aspersión con agua que corra y se renueve. es decir que se ajustan muy bien a la mano del operario. dejarlo el tiempo escogido y retirarlo. por ejemplo el tomate de mesa. textura o sabor al mezclarla con la pulpa. . se puede sumergir un lote de cestillos con fruta. Introducir otro lote de cestillos y así repetir por tres lotes. evita que el operario por descuido se corte. Enjuague.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La solución de hipoclorito puede tener una concentración de 50 mg/Kg. Es decir que si hay un tanque de hipoclorito fresco de 50 ppm. semilla de frutas como el maracuyá. Con el escaldado en agua caliente se pueden perder jugos y componentes nutricionales. también se reduce un poco la carga microbiana que aún permanece sobre la fruta y también se realiza para inactivar enzimas que producen cambios indeseables de apariencia. En todos los casos se producen algunos cambios. Esta operación se puede realizar a presión atmosférica o a sobrepresión en una autoclave. Por eficiencia los operarios se colocan en grupos que se encargan unos de cortar la fruta y otros de separar la pulpa . Estas masas obtenidas se deben cubrir con tapas o materiales plásticos para prevenir contaminaciones u oxidaciones del medio ambiente. Se puede efectuar en molinos como el de martillos. el aroma y sabor puede variar a un ligero cocido y la viscosidad de la pulpa puede aumentar. Permite la desintegración de las estructuras de las frutas que facilitan operaciones como el escaldado y despulpado. En la fábrica el escaldado se puede efectuar por inmersión de las frutas en una marmita con agua caliente. color. Este molido no es recomendado para frutas que poseen semillas grandes. lulo y tomate se desintegran muy bien sin romper las semillas. aroma. o por calentamiento con vapor vivo generado también en marmita. mora. el color se hace más vivo. Se efectúa generalmente de forma manual con la ayuda de cucharas de tamaños adecuados. y sabor en la pulpa. Consiste en someter la fruta a un calentamiento corto y posterior enfriamiento. Baja significativamente la carga microbiana. Se realiza para ablandar un poco la fruta y con esto aumentar el rendimiento de pulpa. Las frutas de semillas pequeñas como la guayaba.semilla. el mango o aún la guanábana. con el que se logra un efecto similar al de la licuadora casera o industrial. . aunque pueda estar conservada bajo congelación. curaba o lulo. ambos causan inconvenientes en la calidad final de la pulpa. En autoclave es más rápido pero costoso. Escaldado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Separación. amargas y frágiles como el maracuyá. El rendimiento aumenta si se hace dentro de recipientes plásticos para evitar las pérdidas de jugos. El molido tiene la desventaja de incorporar aire a la masa obtenida. Bajo vapor puede ser más costoso y demorado pero hay menos pérdidas. Esta operación permite retirar la masa pulpa . con lo que se pueden acelerar procesos de oxidación entre los que se hallan el cambio de color y formación de espuma. oscuras. Molido. de diferentes potencias y rendimientos. permiten esta adición directa. Las demás exigen una adecuación como pelado (guanábana). corte y separación de la pulpa . Se recomienda exponer lo menos posible la pulpa al medio ambiente. Esto se logra si inmediatamente se obtiene la pulpa. La fuerza centrífuga de giro de las paletas lleva a la masa contra el tamiz y allí es arrastrada logrando que el fluido pase a través de los orificios del tamiz. con cortadoras y refinadoras incorporadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Un escaldado frecuente se hace en marmita agregando mínima cantidad de agua.semilla de la cáscara (maracuyá). por lo que se acostumbra a repasar estos residuos. como la mora. Esto se logra por el impulso que comunica a la masa pulpa .semilla contra la malla del colador. Consiste en reducir el tamaño de partícula de la pulpa. Es el mismo efecto que se logra cuando se pasa por un colador una mezcla de pulpa . un conjunto de paletas (2 o 4) unidas a un eje que gira a velocidad fija o variable. Reducir el tamaño de partícula da una mejor apariencia a la pulpa. Refinado. Es importante que todas las piezas de la máquina que entran en contacto con la fruta sean en acero inoxidable. tratando de desintegrar las frutas y volver el producto una especie de “sopa”. Estos se pueden mezclar con un poco de agua o de la misma pulpa que ya ha salido. caucho o teflón. Ablandamiento por escaldado (tomate de árbol). evita una más rápida separación de los sólidos insolubles en suspensión. Despulpado. cáscaras y otros materiales duros que no pudieron pasar por entre los orificios del tamiz. El principio en que se basa es el de hacer pasar la pulpa . El proceso de despulpado se inicia introduciendo la fruta entera en la despulpadora perfectamente higienizada. las hay verticales y horizontales. Las paletas son metálicas. o se la envía por tubería desde la salida de la despulpadora hasta un tanque de almacenamiento. Los residuos pueden salir impregnados aún de pulpa.semilla a través de un tamiz. La máquina arroja por un orificio los residuos como semilla. cuando esta ha sido obtenida antes por el uso de una malla de mayor diámetro de sus orificios. cáscaras y otros. formación de espuma y favorecimiento de los cambios de color y sabor en ciertas pulpas. Esto se ve cuando el nuevo residuo sale más seco y se aumenta la cantidad de pulpa. como para generar vapor y luego si se coloca la fruta. Se emplean diferentes tipos de despulpadoras. de fibra.semilla que antes ha sido licuada. Cuando la mezcla alcanza cerca de 70 a 75º C se suspende el calentamiento. Durante el despulpado en este tipo de máquinas también se causa demasiada aireación de la pulpa. Es la operación en la que se logra la separación de la pulpa de los demás residuos como las semillas. con los efectos negativos de oxidaciones. le comunica una . guayaba o fresa. Solo algunas frutas. Se agita con vigor.semilla. También se emplean cepillos de nylon. para así incrementar el rendimiento en pulpa. Aquí los tamices son el colador y las paletas es la cuchara que repasa la pulpa . se cubre. Esto se logra mediante su empacado con el mínimo de aire. Otra forma es aplicar vacío a una cortina de pulpa. la formación de espuma que crea inconvenientes durante las operaciones de llenado y empacado.045” o menor. y se ajusta según el tamaño de partícula que se necesite. La cortina se logra cuando se deja caer poca pulpa por las paredes de una marmita o se logra hacer caer una lluvia de pulpa dentro de un recipiente que se halla a vacío. Es otra forma de lograr el refinado de un fluido como la pulpa. La fricción entre el molino y el fluido es tan alta que la cámara de molido. en recipientes adecuados y compatibles con las pulpas. Entre más pronto se efectúe el desaireado. menores serán los efectos negativos del oxígeno involucrado en la pulpa. Empaque.060” y el refinado con 0. Las pulpas ya obtenidas deben ser aisladas del medio ambiente a fin de mantener sus características hasta el momento de su empleo. La malla inicial depende del diámetro de la semilla y el final de la calidad de finura que se desee tenga la pulpa. Permite eliminar parte del aire involucrado en las operaciones Hay diferentes técnicas que varían en su eficiencia y costo. Aquí también la pulpa sometida a homogeneización sufre una alta aireación como en el caso del molido y el despulpado y refinado. Homogenizado. Si ya se ha aireado la pulpa. anteriores. En esta operación se emplean equipos que permitan igualar el tamaño de partícula como el molino coloidal. Esta máquina permite “moler” el fluido al pasarlo por entre dos conos metálicos uno de los cuales gira a un elevado número de revoluciones. solo que se le cambia la malla por otra de diámetro de orificio más fino. necesita ser refrigerada mediante un baño interno con un fluido refrigerado como el agua. El refinado se puede hacer en la misma despulpadora. Generalmente la primera pasada para el despulpado se realiza con malla 0. Desaireado. . Como se mencionó antes estos efectos son la oxidación de compuestos como las vitaminas. La distancia entre los molinos es variable. formación de pigmentos que pardean algunas pulpas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS textura más fina a los productos como mermelada o bocadillos preparados a partir de esta pulpa. De otra parte refinar baja los rendimientos en pulpa por la separación de material grueso y duro que esta naturalmente presente en la pulpa inicial. La más sencilla y obvia es evitar operaciones que favorezcan el aireado. mediante un calentamiento suave se puede disminuir la solubilidad de los gases y extraerlos. para envasar la pulpa de frutas congeladas será el polipropileno de media densidad (calibre 3) con doble sellador térmico. economía y funcionalidad del producto. que no permite el crecimiento de muchos microorganismos y el calor a este pH los afecta más.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Debido a la tendencia que tiene el vapor de agua de sublimarse de las superficies de los alimentos congelados a las superficies más frías de los congeladores y cámaras frigoríficas. . Estas fuentes pueden ser estufas a gas. Pasteurización. Están las marmitas de doble chaqueta por donde circula el vapor o elemento calefactor. El empaque que será utilizado por la Empresa Industrial Procesadora y Comercializadora de Frutas. La temperatura y el tiempo escogidos para pasterizar una pulpa dependerán de varios factores como su pH. este nivel de contaminación dependerá en gran medida en la higiene y cuidados mantenidos durante el procesamiento. este tipo de empaque se eligió buscando la vistosidad. Estos son continuos y el elemento calefactor es vapor de agua generado en una caldera. Por lo tanto los envases en que se congelan deben ser fuertes. Como en el caso de todos los alimentos que pueden almacenarse durante meses. algunos de ellos hasta un 10% de su volumen. viscosidad y contaminación. se requerirá menor tiempo o temperatura de pasterización para disminuir el grado de contaminación hasta niveles en los que no se presentará rápido deterioro de la pulpa. los materiales de envasado empleados deben tener un alto grado de impermeabilidad al vapor de agua. Es el caso de la pulpa de maracuyá que posee un pH alrededor de 2. Existen diferentes tipos de equipos que permiten efectuar esta pasterización. composición. estos deben ser impermeables a fin de prevenir el escurrimiento durante la descongelación.7. Hay equipos más complejos como el pasterizador botador o de superficie raspada. Consiste en calentar un producto a temperaturas que provoquen la destrucción de los microorganismos patógenos. viscosidad y nivel de contaminación inicial. sus envases deben protegerse contra la luz y el aire. a gasolina u otro combustible. Ya que generalmente se les descongela dentro de sus envases. el pasterizador tubular y el pasterizador a placas entre los más comunes. Las hay de serpentín o las simplemente calentadas con una fuente de calor exterior a la marmita. El calentamiento va seguido de un enfriamiento para evitar la sobrecocción y la supervivencia de los microorganismos termófilos. La mayoría de los alimentos se dilatan al congelarse. A menor pH. y por estar protegido por una cáscara tan resistente no se contamina fácilmente. baja viscosidad que permite un mayor movimiento de la pulpa y por ello mejor y más rápida transmisión del calor. hasta cierto punto flexible y no llenarse completamente. la temperatura puede ascender a niveles superiores a los de ebullición del agua a condiciones de medio ambiente. Presenta la restricción de exigir mantener la cadena de frío todo el tiempo hasta llegar el momento de la utilización por el consumidor final. Al no estar disponible como medio líquido. con lo que se puede aumentar el recuento real del producto. sobre todo cuando con estas pulpas se preparan néctares. Se basa en el principio de que “a menor temperatura más lentas son todas las reacciones”. Se logra empleando equipos más complejos como una autoclave. Solo algunas como la desnaturalización de proteínas presentes en la pared celular. los cuales no son destruidos sino retardada su actividad vital. mayor número de . Para el control microbiológico de calidad hay necesidad de descongelar la pulpa. La congelación disminuye la disponibilidad del agua debido a la solidificación del agua que caracteriza este estado de la materia. La conservación por congelación permite mantener las pulpas por períodos cercanos a un año sin que se deteriore significativamente. Esto incluye las reacciones producidas por los microorganismos. Se ha notado también que la congelación produce una disminución de los aromas y sabores propios de las frutas. Entre más tiempo y más baja sea la temperatura de almacenamiento congelado. la congelación es la técnica más sencilla que permite mantener las características sensoriales y nutricionales lo más parecidas a las de las pulpas frescas y en el caso particular de la Empresa Industrial Procesadora y Comercializadora de Frutas será la técnica empleada. Durante la congelación se favorece la formación de cristales de hielo que crecen y causan roturas de las paredes celulares y pérdida de la capacidad retenedora de los jugos dentro de las células. En el caso de las pulpas casi no se emplea esterilizarlas debido al bajo pH que caracteriza a la mayoría de las frutas. muy pocas reacciones pueden ocurrir. Congelación. Además el estado sólido plantea ciertas incomodidades cuando se necesita emplear solo una parte del bloque de pulpa. en donde por la sobrepresión que se alcanza.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS La esterilización es simplemente una pasterización más drástica que elimina mayor número de microorganismos. A pesar de estos cambios. Esto propicia la precipitación de los sólidos insolubles con lo que se favorece el cambio en la textura y la separación de fases. La pulpa edulcorada o también llamada azucarada. el néctar preparado a partir de esta pulpa presenta mejores características de color. Por esto las mermeladas deben poseer cerca de 68 ºBrix finales. Finalmente la pulpa edulcorada permite una preparación de néctares más rápida. Los consumidores exigen cada vez con mayor decisión alimentos lo más naturales posible. Es importante tener en cuenta que estas pulpas edulcoradas no son estables completamente por el hecho de contener una cantidad de sólidos solubles medianamente elevado. Así lo mejor es tratar de consumir las pulpas lo antes posible para aprovechar más sus características sensoriales y nutricionales. Hay necesidad de realizar cálculos sencillos donde las variables serán los grados Brix de la pulpa cruda y la proporción de pulpa que se desea tenga la mezcla del producto final que la contendrá. se mezclen con el agua. Pulpas Edulcoradas. además no es permitido su uso en las pulpas de frutas congeladas. aroma y sabor que el preparado con pulpa cruda congelada no edulcorada. La pulpa edulcorada es de fácil preparación. El combinar pulpa con azúcar presenta las siguientes ventajas: Le comunica mayor grado de estabilidad que la pulpa cruda. Esta técnica se tiende a emplear menos. Lo más recomendable es lograr que durante la obtención de la pulpa y la mezcla con el azúcar. A la vez que las propiedades sensoriales de las pulpas congeladas durante demasiado tiempo irán cambiando. Empleo de Aditivos. Se necesitaría que alcanzaran alrededor de los 68 ºBrix. sobre todo en los productos destinados a la exportación. ya que solo hay que mezclarla con agua. Las pulpas edulcoradas se pueden preparar y guardar esta mezcla bajo congelación para cuando sea el momento. es el producto elaborado con pulpas o concentrados de frutas con un contenido mínimo en fruta del 60% y adicionada de azúcar. someterlas mínimo a refrigeración alrededor de 4 ºC. la textura de la edulcorada congelada es más blanda que la cruda congelada. . la cual es la concentración a la que con dificultad se desarrollan los microorganismos. permitiendo una dosificación más sencilla que la cruda congelada. Una alternativa de conservación de estas pulpas edulcoradas es someterlas a un tratamiento térmico como la pasterización o la adición de un conservante como sorbatos o benzoatos. no se aumente la carga microbiana y una vez preparadas.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS microorganismos perecerán. a menos que se traten con un inhibidor de los rayos ultravioletas. Los procesos de panificación y fabricación de galletas o pastas han llegado a un alto grado de desarrollo. Máquinas y Equipos Se presentan el listado de los equipos. factor que las encarece. Banda Transportadora Vertical. secadores. Bomba Positiva. rígidas y de superficie lisa. Envasadora Selladora Semiautomática para Productos Densos. Set de cuchillos para frutas y verduras. Marmita Eléctrica de 20 galones. algunos de los . y aun así resultan costosas. Estudios han revelado que muchos cajones seguían pudiéndose utilizar después de más de 100 viajes. Mesa de Trabajo. maquinas y herramientas que serán utilizados en la Empresa Industrial Procesadora y Comercializadora de Frutas para la elaboración de las Pulpas de Frutas Congeladas. En muchos países son de uso corriente para el transporte de productos cajas vaciadas de polietileno de alta densidad para uso repetido. Tanque de Frío. filtros. equipos de transporte y otros. pues su resistencia las hace idóneas para el uso repetido. Preparación de cereales. A pesar de su costo puede resultar una inversión rentable. Banda Transportadora para Selección. Despulpadora de Frutas. Suelen tener muchos usos alternativos. por lo que es frecuente que las roben. se limpian sin dificultad y pueden encajarse unas dentro de otras cuando están vacías. Pueden fabricarse prácticamente en todas las formas y tamaños. Sin embargo.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Transporte. 9. Se deterioran rápidamente cuando se exponen al sol (especialmente en los trópicos). tamices. ciclones. a fin de ganar espacio.4 LECCION 56 CEREALES Para las industrias procesadoras de cereales se utilizan equipos ya mencionados en otros capítulos como son: Cribas planas. Son resistentes. Lavadora de Frutas. hornos. Cuarto Frío. Si han de utilizarse en un servicio regular de ida y vuelta requieren un grado considerable de organización y control. Desventajas: Sólo pueden producirse económicamente en grandes cantidades. molino. a causa de la expansión repentina originada por la diferencia entre la presión de su interior y la atmosférica del exterior. se preparan cortando el cereal. el grano expandido es pulverizado con un jarabe y secado antes de envasarlo.4 Mpa (14 kg/cm2). Finalmente. Más tarde. Otro procedimiento de preparación de cereales es la extrusión. a fin de reducir su contenido en humedad a un 8 %. en la cinta de inspección final. y se introduce vapor a la presión de 1.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS procedimientos más interesantes son los que se refieren a alimentos para el desayuno. los gránulos son sometidos a la acción del vapor. se limpia el grano. Después. en pequeños gránulos. la cual se hace pasar por una máquina de extrusión y después se conforma en trozos pequeños. En este caso. con lo que se forman escamas. alimento muy utilizado. las cuales son pasadas por entre unos rodillos y se tuestan en un horno giratorio. consistente en hacer una pasta con el cereal que quiere prepararse. A continuación se calienta a 388 K (8. El la Figura 206 se observan las escamas de cereal terminadas. lo cual provoca la rotura de las celdas de almidón. Las escamas de cereales. una vez desconectada la cámara. Por otra parte. se des-cascarilla y se somete al calor. en la cual esa temperatura aumenta hasta 700 K (427 0C). el cereal (maíz) es cortado en pequeños trozos y . se deja salir el vapor rápidamente. y se coloca en una cámara rápida de presión. y después se procede a un “acondicionamiento” de los mismos durante más de 36 horas para modificar las celdas de almidón. Figura 208 Escamas de cereal A continuación se cuecen con sal y malta en un recipiente a presión. para preparar trigo expandido.25 0C). limpio y desgerminado. Después de otros procesos. sal. pasa a una máquina cortadora. Cuando la masa ha alcanzado el grado de sazón preciso. se encuentran modelos artesanales hasta líneas industrializadas. se lamina en escamas y se tuesta. En el país se encuentra gran disponibilidad de maquinaria tanto de producción nacional como de producción extranjera. pasada por el tamiz. Se añade la proporción correcta de agua a una temperatura determinada y cantidades exactamente medidas de levadura. pasa directamente de la amasadora a la cortadora. según el tipo de pan que se quiera conseguir y el procedimiento que se haya de emplear. que la fragmenta mecánicamente en piezas del peso deseado. Sí la masa ha alcanzado esa sazón por medios mecánicos o químicos. y todos esos ingredientes se mezclan juntos hasta obtener la masa. entra en la mezcladora-amasadora. . en el que se da tiempo a que las piezas de masa se recuperen del castigo sufrido al cortarlas y moldearlas. respondiendo a las exigencias del consumidor tanto en innovación como en higiene y seguridad. manteca y otros aditivos necesarios. Además. La producción de pan de molde en una gran panificadora automática no es de ningún modo un trabajo artesano.4 Industria panificadora Los procesos de panificación se estructura en diferentes niveles de complejidad industrial. y se reanuda la producción de gas. Mientras ésta fermenta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS cocido con sal y malta. Empieza cuando la harina. Las piezas de masa con su peso correspondiente son conducidas sobre cintas transportadoras hasta una máquina que les da forma de bolas y las deposita automáticamente en unas oquedades de otra cinta sin fin que recorre un recinto húmedo y cálido. pan de molde. 9. sino que está sometida a una dirección científica y técnica. En los últimos años estos modelos exigen desarrollos evolutivos. la tendencia en este sector es la de producción en línea continua. es transportada a una sala de temperatura constante en una especie de artesa metálica. el grano es sometido a la acción del vapor. que reducen al mínimo cualquier nueva deformación de la masa. Se da luego forma a la masa ya fermentada en porciones uniformes en una distribuidora de la que pasa a una moldeadora. alimentado por gas o petróleo. Las piezas individuales de masa pasan entonces a una maquina intermedia para que maduren y recuperen la elasticidad perdida. Dichas piezas salen sobre otra cinta y son transportadas a otra máquina moldeadora. que se mueven lentamente. Luego van a un horno en forma de túnel. Después de dos o tres horas se añaden la sal y el azúcar. y en la que recorren un circuito cronometrado hasta que las piezas quedan listas para ser cocidas. que las manipula hasta darles la forma adecuada para ser colocadas en moldes y éstos. Para evitar que el vapor desprendido de la . El tiempo total de cochura oscila entre 25 y 30 minutos. y después de una nueva fase de maduración se cuecen las piezas. se vuelve a mezclar la masa y se deja reposar de nuevo. Diez minutos después de entrar en el horno la proteína se ha coagulado. excepto azúcar y sal. y pasan por él lentamente. Una moldeadora especial acaba de dar su forma a las piezas mediante un sistema de rodillos. de cuatro en cuatro. El pan se saca de los moldes y pasa a unos anaqueles y transportadores. se combinan en la primera mezcladora.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 209 Esquema del procedimiento ordinario de panificación Todos los ingredientes. sobre los cuales circulan hasta que la temperatura se reduce. saliendo ya cocidas pon el otro extremo. son transportados hasta una máquina de maduración que se mantiene a temperatura y humedad bastante altas. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS pieza forme una capa aisladora. en éstos se depositan las porciones de masa en unos anaqueles colgantes que giran en torno a un eje horizontal y dan cierto número de . las extrae de los moldes un extractor magnético. Una vez cocidas las piezas. Las masas se hacen a máquina y en la actualidad muchos panaderos utilizan máquinas amasadoras de alta velocidad. También se han generalizado bastante las pequeñas máquinas moldeadoras. da forma a las piezas de masa y las introduce en los moldes. que tienen forma de tambor. las cortan en rebanadas. y pasan a la máquina envasadora. de la que salen en bolsas de plástico listas para la venta.4. Los hornos de pala son muy comunes. que se ve cómo pasan por debajo de la maquina en una línea continua y salen llenos. montadas verticalmente en un bastidor que se mueve arriba y abajo a bastante velocidad. se instalan en los hornos dispositivos que crean una turbulencia de aire caliente alrededor del pan. cuyos imanes sujetan los moldes de acero y los levantan para vaciarlos. aunque todavía se moldea a mano buena parte del pan. las piezas de pan son generalmente transportadas a una máquina. 9. en la que unas cuchillas. Las pequeñas panaderías de producción reducida elaboran panes de corteza que adoptan diversas formas. que retrasaría la cochura. que mantienen juntas las rebanadas. Las piezas quedan automáticamente cogidas entre planchas de metal. Una vez frías. Figura 210 Pan molde La moldeadora. si bien empiezan a imponerse los rotativos.2 Panaderías. que se cuecen sin molde y se venden en piezas enteras de diferentes pesos. 5 LECCION 57 BEBIDAS ALCOHOLICAS La cerveza se viene fabricando de varías maneras diferentes desde hace por lo menos seis milenios. Las condiciones suelen ser para fermentación: Temperatura. Los egipcios fueron los primeros en inventar un horno. cortadora. Figura 211 Laminadora de pan Cuarto de crecimiento. Y Humedad relativa 80% y en el caso del crecimiento la temperatura 30 °C y la humedad relativa: 85% 9.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS vueltas en el interior del horno antes de que el pan quede cocido. . Es un cuarto donde las características de temperatura y humedad son adecuadas para el crecimiento. horno y otros. En la parte inferior se depositaba el fuego. Luego se descargan uno a uno. Tenía una especie de estantería que dividía su parte interna. En la historia de la panificación se encuentra que el primer sistema usado por el hombre primitivo para cocer alimentos a base de cereales fue el fuego. mezcladora. 26 °C. en cabeza. Ahora se explican algunos equipos específicos para esta industria. En el capítulo 6 se encuentra toda la información referente a hornos además. que era producido por la leña o carbón. actualmente los tipos de cerveza pueden dividirse en dos grandes grupos: las denominadas lager. tamiz. en otros capítulos se habla de equipos como: amasadora. o de fermentación de fondo. construido con barro. y las de tipo inglés. ancho en la base y estrecho en la cúpula. Era de forma cónica. o de fermentación de la parte superior. En esos depósitos permanece durante un período de 7 a 8. Los principales aditivos son el arroz. la cebada es introducida en unos depósitos en los cuales se insufla aire húmedo para acelerar la germinación. y a veces para lograr un sabor especial. A partir de aquí la cebada se conoce por malta. En la práctica. la soja. o la Dortmund (de Dortmund.5. como las patatas.2 días. y ya contiene las enzimas que han de intervenir en las reacciones. en Alemania). como la Pilsen (de Pilsen. 9. generalmente con un contenido de alcohol del 3 al 5 % en peso. el cereal más empleado es la cebada. Después de humidificada. También se añaden otros cereales o productos al molturado de la cebada con el fin de reducir costos. según sea el tipo de grano utilizado. bien aireadas. a partir de cebada. que normalmente no se desarrolla en la propia fábrica de cerveza sino en unas instalaciones especiales. el maíz. En teoría. La mayoría de estas cervezas son de color claro. La cebada ha de ser sometida previamente al proceso de malteado. cebadas no malteadas y diversos azúcares. La mayor parte de las cervezas fabricadas en todo el mundo son del tipo lager. aquélla se remoja en agua a la temperatura de 13-16 0C durante un tiempo que oscila entre 48 y 72 horas. . La operación inicial para fabricar cerveza consiste en preparar una mezcla líquida. y seguidamente se lleva a unos hornos.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Algunas variedades de lager se conocen por el lugar en que fueron fabricadas por primera vez. la fermentación de fondo también se utiliza para producir cervezas más oscuras y de mayor cuerpo. agua y lúpulo. la cerveza puede fabricarse por fermentación de cualquier cereal u otra fuente de almidón. Las raicillas que han crecido durante la germinación se desprenden y son extraídas para aprovecharlas como piensos para animales. Para ablandar la cebada y provocar su germinación.5 ó 2 %. denominadas enzimas. la tapioca. en Checoslovaquia). en agua. El malteado de la cebada supone la germinación del grano en condiciones controladas para que produzca unas sustancias naturales. que se denomina mosto. que actúan como catalizadores en diversas reacciones químicas vitales para la fabricación de la cerveza. en los cuales su contenido en humedad se reduce a un 1. y de un gusto a lúpulo menos pronunciado que las cervezas de tipo inglés.1 Proceso de fabricación de la cerveza Las materias primas utilizadas para la producción de esta bebida ejercen una gran influencia sobre el tipo y calidad de la cerveza que se obtiene. tales como el almidón y el azúcar. Una vez frío. En la fábrica de cerveza. se convierten en solubles por acción de las enzimas. latas o barriles de madera o de metal. la cerveza se filtra y se almacena durante un tiempo antes da envasarla en botellas. la malta es triturada y convertida en una pasta mezclándola con agua y aditivos. la cebada se maltea y se desmenuza. el mosto caliente se filtra y se eleva hasta un refrigerador.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 212 Fabricación de la cerveza Principales etapas de la fabricación de cerveza. Finalizado el proceso. que servirán para piensos para el ganado. y se hierve con lúpulo en una caldera de cobre. después de lo cual el mosto obtenido se separa de las granos agotados. como son las proteínas. después se introduce en la tina para preparar la pasta con agua y otros ingredientes. La maceración debe ser controlada muy cuidadosamente a fin de que todos los procesos físicos y químicos y las reacciones enzimáticas estén coordinados para producir el tipo deseado y la calidad esperada de mosto y. . Los productos insolubles. tales como cereales y azúcares. proceso enzimático que extrae de la malta los productos solubles. Primero. la cantidad de maltosa producida determina el contenido alcohólico de la cerveza. Después de la fermentación. El lúpulo utilizado puede aprovecharse como fertilizante. Seguidamente se inicia la maceración. el mosto se introduce en los depósitos de fermentación y se añaden las levaduras. que también convierten el almidón de la malta en el azúcar maltosa. Luego se pasa la mezcla a una olla denominada de filtración se deja en reposo la pasta durante unos 30 minutos. ollas.5. que normalmente se calientan con vapor. Esta operación.2 Maceración por infusión Para fabricar las cervezas inglesas se sigue el proceso denominado maceración por infusión. La maceración se realiza en varias etapas: una primera cocción a 37 0C. el cual se desarrolla en unos grandes depósitos aislados.5. de la cerveza. 65 0C y 75 0C. La consistencia de la pasta es importante. o extractos de éste (que a veces se añaden de forma progresiva). denominada fin de la maceración. 9. durante dos horas por lo menos. y luego se da a la pasta una textura más fina. eliminar el sabor amargo del lúpulo y facilitar la precipitación de . Esas cáscaras forman una capa en el falso fondo del interior de la olla y actúan como un filtro.4 Ebullición Después de preparado el primer mosto. Es vital realizar un control muy preciso de la temperatura. a fin de que las cáscaras de grano insolubles se depositen en el fondo. 9. por ejemplo de tipo rastrillo. con dos cocciones a 65 ° C y 78 °C. donde se hacen hervir intensamente con lúpulo. Esta operación tiene varias finalidades: esterilizar el mosto y reducir su volumen por evaporación del agua.5. la mayor parte de las cuales dejan de actuar al alcanzar esta temperatura. de modo que en las ollas suele haber unos agitadores mecánicos.3 Macerado por decocción La cebada malteada utilizada en el tipo de cervezas lager no se deja germinar un tiempo tan largo como en el caso de las cervezas de tipo ale. ya que la desviación en sólo unos pocos grados es capaz de producir un tipo de mosto totalmente diferente del deseado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS por consiguiente. El proceso de maceración de la cerveza de tipo lager difiere del que se sigue para las cervezas de tipo inglés. que es en realidad una caldera de cocción de la cerveza. los granos “agotados” se lavan. 9. la temperatura se eleva a unos 75 0C durante un corto espacio de tiempo. éste y las aguas de lavado se trasladan a una gran vasija de cobre. seguida de otras sucesivas a 50 0C. con chorros de agua caliente para que toda la materia soluble atraviese el falso fondo de la tina de mosto hasta llegar al depósito receptor. se realiza para inactivar las enzimas. o riegan. Una vez que la pasta caliente ha llegado al punto en que se completa la conversión del almidón (en azúcar maltosa). El mosto líquido se filtra hasta que aparece claro. o bien aplicando la elaboración rápida al estilo estadounidense. La acción de la levadura sobre el mosto es extraordinariamente compleja: da lugar a la formación de alcohol y dióxido de carbono. .UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS cualquier proteína indeseable que haya permanecido en el mosto. tales como ácidos. Las cervezas blandas requieren temperaturas más elevadas que las cervezas fuertes. En las cervezas de fermentación de fondo las levaduras se “siembran” a una temperatura que oscila entre 6 °C y 10 °C. Hay muchas cepas de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae). esteres y glicerina. y luego es enfriado. a los cuales sigue un periodo de maduración a baja temperatura. que influyen. lograr que las enzimas que no hubieran sido anuladas del todo anteriormente queden inactivadas por completo. que aclara el líquido y mejora su sabor. la fermentación tarda unos ocho días en realizarse. normalmente en intercambiadores de calor. una vez embotellada o puesta en barriles.5. 9.5 Fermentación Cuando el mosto se halla a la temperatura ideal pare que comience la fermentación se añaden las levaduras. lo cual evita que la cerveza llegue a estropearse más adelante. como productos principales. la temperatura de fermentación también varía con las distintas épocas del año. Estas levaduras son organismos microscópicos relacionados con los hongos y de los cuales existen varios miles de especies distintas. de unas tres semanas. temperatura que durante el proceso aumenta hasta 21 0C. en el sabor y el aroma de la cerveza. puesto que las levaduras son un tipo de vegetales. “almacén”). después de lo cual la “cerveza cruda” se lleva a unos depósitos de almacenamiento. La cerveza lager se mantiene a O 0C mientras se produce una segunda fermentación. aproximadamente. el mosto se descarga a través de un lecho filtrante. y se procede a airearlo para facilitar la posterior fermentación. con lo que se consiguen cervezas por fermentación en fondo o en la superficie. y otras muchas sustancias. La temperatura particular elegida influye sobre la calidad y la fuerza de la cerveza. y. todas y cada una de ellas. Después de la ebullición. La fermentación tarda de cinco a siete días. constituido por el lúpulo agotado. en los que permanece hasta tres meses (la palabra lager procede del alemán. Las cervezas de tipo inglés comienzan a fermentar a los 15 0C. si bien todas pueden agruparse en uno de estos dos grupos: las que se elevan a la superficie y las que durante la fermentación se hunden hasta el fondo. pequeñas cantidades de riboflavina. izquierda. y hasta un 130% de agua. Algunas cervezas de tipo inglés se someten a un proceso de fermentación secundaria en los barriles en que se expende. pero esta práctica en la actualidad es poco frecuente. El lúpulo natural está siendo sustituido cada vez más en la industria cervecera por extractos del mismo. Sea cual fuere el proceso utilizado.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS Figura 213 Equipos para cervecería En la Figura 213 se observa en la parte derecha. puesto que la mayor parte de la cerveza a granel se suministra a presión en barriles de aluminio o acero inoxidable. 5 %. para “pulirla”.5% de alcohol. abajo derecha. la fase de germinación de la cebada en una fábrica de cerveza. es decir. proteínas. Los principales constituyentes de la cerveza son: hidratos de carbono. y pueden ser utilizadas en posteriores operaciones de fabricación. . La cerveza pasa por una última operación de filtrado muy fino. La fermentación produce más levaduras de las que consume. niacina y tiamina. tinas de mosto. y el exceso se utiliza en la fabricación de piensos para el ganado y extractos de levaduras. 0. el liquido filtrado se transfiere a una caldera de cobre donde hierve junto con lúpulo. para darle mayor transparencia y luminosidad antes de introducirla en los barriles. botellas o latas. preparados en forma de polvo o de comprimidos que apenas dejen residuos.6 %. un 2 a un 6. abajo. que son distintas formas de vitamina B. Un litro de cerveza puede dar unas 500 calorías. las capas de levadura se separan una vez finalizada la fermentación. según este procedimiento. RizviIngeniería de alimentos: operaciones unitarias y prácticas de laboratorio .H. A Introducción a la tecnología de alimentos María Teresa Sánchez y Pineda de las Infantas Procesos de elaboración de alimentos y bebidas Alfred Bartholomai Fábricas de alimentos: procesos. Emile Béliard Ingeniería industrial alimentaria Gustavo V. A. Alberto Ibarz Ribas Manual de laboratorio de ingeniería de los alimentos Shri K. G. Syed S. Hermida Bun Fundamentos de Ingeniería de Procesos Agroalimentarios Alberto Ibarz Ribas Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos Esperanza García Castelló Operaciones básicas: manual de aula Eduardo Orrego Alzate Procesamiento de alimentos A. costos J. Barbosa-Cánovas. P. P. Blas Barletta.UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CONTENIDO DIDÁCTICO DEL CUSO: ----------– MAQUINARIA Y EQUIPO DE ALIMENTOS BIBLIOGRAFIA J. Sharma. Brennan. Li Ma. R. Mulvaney. equipamiento. Cánovas Operaciones unitarias en la ingeniería de alimentos Pierre Mafart. Justino Burgos González Las operaciones de la ingeniería de los alimentos Albert Ibarz. 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