OPERACIONES UNITARIAS

La Reducción de Tamaño:

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

Los fines de la reducción de tamaño es muy importante en la industria por las siguientes razones:
*Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de la caña de azúcar.
*Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento, como ejemplo la azúcar para helados, preparación de especies y refino del chocolate.
*Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc.
*Si el tamaño de partículas de los productos a mezclarse es homogéneo y de tamaño más pequeño que el original, la mezcla se realiza más fácil y rápido, como sucede en la producción de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros





Leyenda: 1: blando, quebradizo, cristalino; 2: duro, abrasivo; 3: elástico, resistente, cortable; 4: fibroso; 5: termolabil, graso.
a: grumos granujientos; b: particular groseras; c: semifinos a finos; d: finos a ultrafinos

Despulpado:
Es la operación en la que se logra la separación de la pulpa de los demás residuos como las semillas, cáscaras y otros. El principio en que se basa es el de hacer pasar la pulpa-semilla a través de una malla. Esto se logra por el impulso que comunica a la masa pulpa-semilla, un conjunto de paletas (2 o 4) unidas a un eje que gira a velocidad fija o variable. La fuerza centrífuga de giro de las paletas lleva a la masa contra la malla y allí es arrastrada logrando que el fluido pase a través de los orificios la malla.





Tamizado:
El Tamizado es un método físico para separar mezclas. Consiste en hacer pasar una mezcla de partículas sólidas de diferentes tamaños por un tamiz o colador. Las partículas de menor tamaño pasan por los poros del tamiz atravesándolo y las grandes quedan retenidas por el mismo.
Tamizado o cribado Se realiza haciendo pasar el producto sobre una superficie provista de orificios de tamaño deseado. El aparato puede estar formado por barras fijas o en movimiento, por placas metálicas perforadas, o por tejidos de hilos metálicos. Consiste en la separación de partículas de diferentes tamaños en dos o más fracciones, cada una de las cuales estará formada por partículas de tamaño más uniforme que la mezcla original.

El tamizado en seco se aplica a materias que contienen poca humedad natural o que fueron desecadas anteriormente.

El tamizado en húmedo se efectúa con adición de agua al material, con el fin de que el líquido arrastre a través del tamiz a las partículas mas finas.

Tipos de tamices o Cribas: a) estacionarios (generalmente las Cribas están inclinadas para permitir el flujo continuo de sólidos en el proceso), b) tamices con giro, b) tamizado por vibración.

Ejemplos: separación de diversos tamaños de astillas de madera en la fabricación de celulosa. Harina de maíz nixtamalizado


TAMIZ.
Un tamiz es una malla metálica constituida por barras tejidas y que dejan un espacio entre sí por donde se hace pasar el alimento previamente triturado. Las aberturas que deja el tejido y, que en conjunto constituyen la superficie de tamizado, pueden ser de forma distinta, según la clase de tejido. Las mallas cuadradas se aconsejan para productos de grano plano, escamas, o alargado.








Criba centrífuga Vibrowest Italiana

El producto, que se alimenta al separador mediante una boca de entrada (1), es conducido por un transportador sinfín (2) a la cámara de separación (3), donde el producto es sometido a movientos mediante palas o escobillas (4), que lo distrubuyen en toda la longitud de la superficie cribante (5). La alimentación debe ser determinada y constante en el tiempo, sin sobrecargar el dispositivo. Si no se efectua de esta manera, el producto fino puede irse fácilmente con el grueso. Los finos se recogen en un tolvín (6), conectable a los dispotivos o equipos posteriores . Los gruesos, por su parte, salen por la boca de gruesos.

La criba vibrante circular MSC de Vibrowest dispone de una salida central y esta diseñada para un tamizado de seguridad. Separa los productos en grano, pulverulentos o líquidos en un rango de tamaños de partícula desde 51 mm hasta 33 micras.
Esta equipada con dos contrapesos en lados opuestos del piso inferior. Esto permite que la salida inferior esté alineada con la entrada del material, minimizando los requerimientos de altura y permitiendo que el material caiga verticalmente a través de las mallas con un alta capacidad de producción.
Los modelos disponibles abarcan desde 440 mm hasta 1.800 mm.
Las mallas se cambian rápida y fácilmente y pueden estar equipados con distintos modelos de limpieza: bolas, aros y el innovador sistema de limpieza ultrasónico.
El separador puede ser construido bajo petición en acero al carbono, acero inoxidable AISI 304 y acero Inoxidable AISI 316.
Opcionalmente dispone de certificación ATEX, norma FDA IQ-OQ, y procedimiento GMP.
Su diseño compacto, el alto nivel de eficiencia y la fiabilidad permiten a la criba vibroseparadora MSC adaptarse fácilmente a las líneas de producción.
Principales campo de aplicación:
- Industria alimentaria
- Industria Láctea
- Química



Sedimentación

El proceso de sedimentación puede ser benéfico, cuando se piensa en el tratamiento del agua, o perjudicial, cuando se piensa en la reducción del volumen útil de los embalses, o en la reducción de la capacidad de un canal de riego o drenaje.
La sedimentación es un proceso que forma parte de la potabilización del agua y de la depuración de aguas residuales.
En el caso de la potabilizaciòn del agua, el proceso de sedimentación está gobernado por la ley de Stokes, que indica que las partículas sedimentan más fácilmente cuando mayor es su diámetro, su peso específico comparado con el del líquido, y cuando menor es la viscosidad del líquido. Por ello, cuando se quiere favorecer la sedimentación se trata de aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que se agreguen unas a otras, proceso denominado coagulación y floculación.
En el caso del tratamiento de las aguas residuales, este proceso se realiza para retirar la materia sólida fina, orgánica o no, de las aguas residuales, aquí el agua pasa por un dispositivo de sedimentación donde se depositan los materiales para su posterior eliminación, El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión.


La filtración:

Es una técnica, proceso tecnológico u operación unitaria de separación, por la cual se hace pasar una mezcla de sólidos y fluidos, gas o líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte de él o de los componentes sólidos de la mezcla.
Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas de ingeniería química.

Separador rectangular Vibrowest Italiana


Vibrowest fabrica una gama de diferentes separadores rectangulares que pueden ser utilizados para clasificar materiales sólidos en varios tamaños de partícula, para segregar sólidos de líquidos y para realizar tests de cribado.
Los separadores rectangulares están construidos a partir de las necesidades de cada cliente y los requerimientos específicos de cada planta.
Las principales características del separador rectangular son:
- la vibración se genera mediante uno o dos motores a masas excéntricas regulables;
- la vibración se desarrolla en los ejes horizontal y vertical y puede ser ajustada en ambas direcciones;
- el diseño del motor vibrante permite ajustar fácilmente los contrapesos y modificar la vibración para encontrar
el método optimo para cribar el producto (para tamizados suaves, bajos tiempos de permanencia, altos rendimientos o productos de difícil manipulación);
- alta eficiencia en el cribado para productos sólidos y líquidos;
- los motores vibrantes son modelo standard;
- ausencia de transmisión de vibraciones a la estructura mediante suspensiones de altas prestaciones;
- las mallas se cambian rápida y fácilmente y pueden estar equipadas con un sistema de limpieza de bolas;
- el separador puede ser construido en acero al carbono, en acero inoxidable AISI 304 y acero inoxidable AISI 316;
- opcionalmente dispone de certificación ATEX, norma FDA IQ-OQ, y procedimiento GMP;
- las áreas en contacto con el producto pueden estar pulidas de acuerdo con el standard sanitario.


Mezclado:

Se puede definir como una operación en la cual se efectúa una combinación uniforme de dos o más componentes, su objeto es alcanzar una distribución uniforme de los componentes mediante el flujo. Este flujo es generado comúnmente por medios mecánicos.


Mezclado en Líquidos

La velocidad de flujo creada en un depósito por un mezclador de hélice tiene tres componentes:
a) Componente Radial: Actúa en dirección perpendicular al eje.
b) Componente Longitudinal: Actúa paralelamente al eje.
c) Componente de Rotación: Actúa en dirección tangencial al círculo de rotación del eje.

Tanto la componente longitudinal como radial contribuyen, generalmente, a la mezcla y no así la componente de rotación.

La componente rotatoria produce flujo de recorrido circular alrededor del eje, flujo que en general es laminar y conduce a la formación de capas en el líquido con la consecuencia de que en estas capas ocurra poco o ningún flujo longitudinal.

Además esta componente tangencial puede dar lugar a la formación de un vórtice que ocasiona algunos inconvenientes como la separación de partículas por fuerzas centrífugas.

Para evitar la formación de vórtices se suelen colocar los agitadores descentrados respecto al tanque de mezcla o colocar contrapalas para interrumpir el flujo rotatorio.

Los agitadores utilizados para el mezclado de líquidos son:


a) Agitadores de Palas

Es la forma más sencilla de agitador, consiste en una hoja plana sujeta a un eje rotatorio. Normalmente gira a velocidades de20 a 150 rpm. Los tipos disponibles son:



b) Agitadores de Turbina

Están compuestos por un componente impulsor con más de cuatro hojas montadas sobre un mismo elemento y fijas a un eje rotatorio., en general son más pequeñas que las palas, midiendo entre el 30 y 50% del diámetro del tanque. Alcanzan velocidades de 30 a 500 rpm.
Algunos agitadores de turbina típicos, se muestran a continuación:




c) Agitadores de Hélice

Están hechos con elementos impulsores de hojas cortas (generalmente de menos de ¼ del diámetro del tanque) girando a gran velocidad (500 a varios millares de rpm). Se producen corriente longitudinales y rotatorias. Los tipos de agitadores de hélice se presentan en la siguiente figura:



d) Agitadores con elemento impulsor

Se usan para líquidos de viscosidad relativamente pequeña. Aplicando elementos impulsores de disco o cono.

Los mezcladores adecuados para pastas son:

1) Mezcladoras de Bandeja

- Estacionarias. Los elementos de la mezcla se mueven a lo largo de una trayectoria planetaria llegando, con ello a todas partes del recipiente de mezcla estacionario.

- Con Recipiente Giratorio. En este tipo el recipiente es giratorio, al igual que el accesorio mezclador.
A continuación se presentan el tipo de mezcladora de bandeja estacionaria y con recipiente giratorio:



2) Mezcladoras de cubeta horizontal

Están compuestas por un par de hojas pesadas que giran sobre un eje horizontal dentro de una cubeta cuyo fondo tiene forma de silla de montar. Las hojas giran una hacia otra en la parte superior del ciclo, siguiendo trayectorias tangenciales o superpuestas.

3) Mezcladoras continuas para pasta

Se basan en forzar al producto a través de una serie de obstrucciones, tales como placas perforadas, rejillas de hilo parrillas, por medio de un transportador de tornillo sencillo o doble. El esquema presenta la cabeza de mezcladora continua:




Dentro de los equipos disponibles para para polvos están:

a) Mezcladoras de volteo

Operan volteado la masa de los sólidos en un tambor giratorio de forma variada, para mejorar su efectividad se colocan contrapalas o placas de retención o sistemas giratorios internos.
Algunas formas típicas de estas mezcladoras se presentan a continuación:



c) Mezcladoras de cubeta horizontal

Compuestas por recipientes horizontales semicilíndricos, en los que están localizados uno o más elementos giratorios (similares a cintas). La siguiente figura muestra una vista superior de este tipo de mezcladoras:




d) Mezcladoras de lecho fluidizado

Se basan en aplicar flujos (chorros) de aire a elevada presión para hacer borbotear al lecho.


e) Mezcladoras de Hoja en "Z"

Recipientes cilíndricos que contienen dos hojas en Z (tipo listón) que giran en sentido opuesto una de otra.
A continuación de presenta una vista interior de este equipo:





Este mezclador adopta el dispositivo que mezcla gaseosa avanzado, puede mezclar el jarabe, el agua y el gas del CO2 en la misma etapa para la máquina de relleno. También puede aplicarse a la cerveza y airear el vino. Este equipo es conveniente para la fabricación de bebidas con gas a escala grande, media o pequeña

Homogeneización
Homogeneización es un término empleado en muchos campos tales como la Química, Ciencias agrícolas, Tecnología de los Alimentos, sociología y biología celular. La homogeneización es un término que connota un proceso por el que se hace que una mezcla presente las mismas propiedades en toda la sustancia, por regla general en la tecnología de los alimentos se entiende que se realiza una mejora en la calidad final del producto.

PICADORAS
EMULSIONADORAS

CUTTER: contiene un plato (bowl) móvil donde se ponen los trozos de carne; estos giran y pasan por un juego de cuchillas (entre 3 y 12); la carne es picada hasta formar una pasta bien fina o una emusión cárnica (carne, grasa y agua).




MOLINO EMULSIFICADOR o MIX MASTER
Consiste de una tolva donde se coloca la mezcla de carnes, grasa, hielo y aditivos que pasan a través de un cabezal donde se emulsiona para formar esta pasta. Existen diferentes sistemas :
- sistema de cuchillas (produce mayor calentamiento de la pasta) - sistema de discos con cuchillos (menor calentamiento )
Los dos sistemas deben ser utilizados especialmente cuando se emplean carnes con alto contenido de nervios. Este molino produce una emulsión fina ya que muele más fina la pasta y reparte mejor las partículas de aire en la pasta.
Son especiales para hacer emulsiones cárnicas como, por ejemplo, cuero crudo, nervios crudos y pasta de emulsiones para salchichas. Las emulsiones de cuero y nervios se pasan dos veces para afinar mejor la pasta. No deberá calentarse la pasta. Para comprender mejor el manejo de estos sistemas, se recomienda estudiar los manuales específicos de los fabricantes del equipo.

Cristalización

La cristalización es un proceso en el cual el almíbar o jarabe sustituye al agua de la fruta; ésta hay que cocerla en una concentración de azúcar cada vez mayor. El éxito de la cristalización consiste en que la fruta quede firme por fuera y tierna por dentro.

Tipos de frutas a cristalizar

Se puede cristalizar cualquier tipo de fruta, siempre y cuando no haya alcanzado la madurez comercial, es decir, que sean frutos que ya estén completamente desarrollados y que apenas empiecen a tomar color. Las frutas más comunes para la cristalización son: higos, piña, tuna, peras, calabazas, camote, viznaga, cáscara de limón y cáscara de naranja.
Centrifugación
La centrifugación es un método por el cual se pueden separar sólidos de líquidos de diferente densidad mediante una centrifugadora, la cual imprime a la mezcla un movimiento rotatorio con una fuerza de mayor intensidad que la gravedad, provocando la sedimentación del sólido o de las partículas de mayor densidad. Este es uno de los principios en los que se basa la densidad: Todas las partículas, por poseer masa, se ven afectadas por cualquier fuerza (origen de una aceleración). La centrifugación impone, gracias a la aceleración centrífuga, un efecto parecido al gravitacional: Las partículas experimentan una aceleración que las obliga a sedimentar. La centrifugación puede dividirse en primera instancia en dos grandes grupos: La preparativa y la analítica. En la primera, se obtienen grandes cantidades del material que se desea estudiar, mientras que en la segunda se procede al análisis de las macromoléculas en una ultra centrifugación. Existen diversos métodos de centrifugación y una extensa variedad de técnicas derivadas de esta. donde la fuerza es mayor a la gravedad.




EXPLICACION DE LA MAQUINA
La centrífuga es una máquina que pone en rotación una muestra para separar por fuerza centrífuga sus componentes o fases (generalmente una sólida y una líquida), en función de su densidad.
Existen diversos tipos de centrífugas, comúnmente para objetivos específicos.
Una aplicación típica consiste en acelerar el proceso de sedimentacion, dividiendo el plasma y el suero en un proceso de análisis de laboratorio. También se utiliza para determinar el grupo sanguineo mediante una toma de muestra capilar. En este caso la máquina utilizada se denomina microcentrífuga.
Otra aplicación de las centrífugas es la elaboración de aceite de oliva. En ella las aceitunas una vez molidas y batidas se introducen en una centrífuga horizontal en la que se separa el aceite que es la fracción menos pesada del resto de componentes de la aceituna; agua, hueso, pulpa etc.