Post on 29-Sep-2015
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REDUCCIN DE TAMAO
DE ALIMENTOS
Ingeniera de Alimentos III M.C. Ma. Luisa Colina Irezabal
El termino reduccin de tamao se aplica a todas las formas en las que
un alimento se puede cortar, romper,
desmenuzar, triturar o descomponer en piezas o partculas mas pequeas
Reduccin de Tamaode Alimentos
SLIDOS LQUIDOSDesintegracin Mecnica
de Slidos: Corte, Molienda, Trituracin y
Pulverizacin
Emulsificacin , Homogenizacin y
Atomizacin
DESINTEGRACIN MECNICA DE SLIDOS
Corte, Molienda, Trituracin, Pulverizacin
Aplicacin de FUERZAS MECNICAS para reducir el tamao de un alimento
REDUCCIN DE TAMAO DE SLIDOS Existen muy diversas razones por las que es conveniente reducir el
tamao de los alimentos slidos en la Industria Alimentaria:
Facilita la extraccin de constituyentes
- Extraccin de jugo o pulpa- Extraccin de azcar, caf- Extraccin de aceites
Aumenta la relacinsuperficie/volumen
del slido
aumenta la vel. de transferencia de calor y masa, lo que permite optimizar
y controlar operaciones como: deshidratacin, congelacin,
tratamiento trmico, escaldado, horneo, fritura, lixiviacin, etc
Permite mezclas ntimas y homogneas
- Masas de panificacin- Mezclas de productos
Mejora la palatabilidad e incrementa los usos del
producto
Frutas y Verduras: enteras sin piel, rebanadas, troceadas, pulpas, jugosGranos de cereales: produccin de
productos derivados de ellos (harinas, smolas, almidones)
El proceso de Reduccin de TamaoDurante la reduccin de tamao, las partculas del alimento se
someten a un stress(por la aplicacin de las fuerzas mecnicas) y se crea una tensin interna que provoca distorsin y deformacin
de las partculas.
Puesto que una unidad de rea de slido posee una cantidad definida de energa superficial, la creacin de nuevas superficies requieren un trabajo, que es suministrado por la liberacin de energa de tensin
cuando la partcula se rompe
Cuando el stress en una determinada zona supera los limites del stress elstico, el alimento experimenta deformacin permanente,
se rompe en fragmentos generndose nuevas superficies y liberando la energa acumulada en forma de sonido y calor
E = Lmite de elasticidadB = Punto de rotura0E = Regin elstica
Diagrama de Stress-Tensin correspondiente a diversos alimentos
Alimento 1 duro, resistente y quebradizoAlimento 2 duro, muy resistente y dctilAlimento 3 duro, frgil y quebradizoAlimento 4 blando, frgil y dctilAlimento 5 blando, frgil y quebradizo
La cantidad de energa absorbida por un alimento antes de romperse est
determinada por su grado de dureza y su tendencia a la rotura (friabilidad) que a su
vez dependen de su estructura
Los alimentos ms duros absorben mayor cantidad de energa y por ello requieren,
para lograr su ruptura, un aporte energtico mayor
Los materiales ofrecen cierta resistencia a las fuerzas aplicadas
y su magnitud es propia del material en particular
Cuando la fuerza aplicada supera la resistencia del alimento, este se fractura o rompe
AEF = F = Fuerza aplicada en el equipo (N)E = Esfuerzo aplicado por el equipo (N/cm2)A = rea sobre la que se aplica la fuerza (cm2)R = Resistencia del alimento a la rotura (N/cm2)
RE f
Para que el material se rompa se requiere que el Esfuerzo aplicado sea mayor que la Resistencia del alimento
AFE =
El grado de reduccin de tamao, la energa
gastada y la cantidad de calor generado,
dependen, tanto del tipo y magnitud de las
fuerzas como del tiempo de aplicacin.
Reduccin Mecnica de Tamao
Para la reduccin de tamao de los SLIDOSse pueden emplear
CUATRO TIPOS DE FUERZAS:
Fuerza de Compresin
Fuerza de Impacto
Fuerza de Frotacin, Rozamiento o Cizalla
Fuerza de Corte (puede incluirse en la fuerza de cizalla)
Se utiliza para obtener tamaos y formas
definidos o eliminar partes del slido
Se utiliza para reducir slidos duros a tamaos
mas o menos grandes
Se utiliza para reducir slidos a tamaos gruesos,
medianos y finos
Se utiliza para producir partculas finas
Cristalinos Fuerza de compresin
Fibrosos
Fuerza de corte, as como una combinacin de
fuerzas de impacto y cizalla
Blandos Fuerza de cizalla
TIPOS DE ALIMENTOSTIPO DE FUERZA QUE
REQUIEREN PARA REDUCIR SU TAMAO
El tipo de fuerza a emplear (corte, compresin, impacto o cizalla) para lograr una reduccin de
tamao depende del tipo de alimento que se tenga
Para la seleccin del equipo de reduccin de tamao a emplear,
se consideran bsicamente dos tipos de alimentos
Alimentos con un contenido de humedad
alto o medio
ALIMENTOS SECOS
La mayora de los equipos de reduccin de tamao utilizan mas de un tipo de fuerza (compresin, impacto, cizalla),
aunque generalmente una de ellas suele ser la predominante
ALIMENTOS HMEDOS
Alimentos con un contenido de humedad
bajo
EQUIPO PARA LA REDUCCIN DE TAMAO DE SLIDOS
TRITURADORAS
DESPULPADORAS
MOLINOS
CORTADORAS
ALIMENTOS SECOS
ALIMENTOS HMEDOS
MOLINOS DE CARNE
RALLADORAS
Carne, pollo, frutas, hortalizas, queso, pan
Cereales, especias, nuez, almendra, azucares, sal, pimienta
EXTRACTORES DE JUGO DESINTEGRADORAS
1) Molinos de Bolas
2) Molinos de Martillos
3) Molinos de Discos
4) Molinos de Rodillos
MOLINOSExiste gran variedad de tipos de molinos, entre los que se
encuentran:
Reduccin de Tamao de alimentos secos
Tipo de Molino Fuerzaaplicada
Productos en los que se emplea
De Bolas Impacto y Cizalla Harina de pescado, Colorantes
De Martillos Impacto Verduras deshidratadas, Especias, Pimienta, Maz
De Rodillos lisos Compresin Refinado de chocolate, Molienda de caf
De Rodillos Estriados
Compresin y Cizalla
Caa de azcar, Trigo, Cebada
Discos Cizalla Maz, Trigo, Pimienta, Cacao, Nuez moscada, Clavo
Discos y clavos Cizalla e Impacto Alginatos, Paprika, Lactosa
Reduccin de Tamao de alimentos secos
Para seleccionar un equipo de trituracin o molienda; siempre ser necesario definir las caractersticas de los productos de partida y finales a fin de disear el equipo ideal para determinado proceso
Entre las caractersticas de los alimentos de importancia en la Reduccin de Tamao se encuentran:
El tipo de fuerza a emplear (corte, compresin, impacto o cizalla) para lograr una reduccin de
tamao depende del tipo de alimento que se tenga
Dureza y Abrasividad
Sensibilidad trmica
Temperaturas de ablandamiento y fusin (Untuosidad)Contenido de humedad
DUREZA Y ABRASIVIDAD DE LOS PRODUCTOS DE PARTIDAEn general, los productos mas duros son mas difciles de triturar. Se
requiere una mayor energa y mayores tiempo de residencia del producto en el equipo
Como las sustancias duras son casi siempre abrasivas, se puede producir un desgaste pronunciado de las superficies de trabajo. Tales
superficies deben ser de materiales duros (ms duros que el material que se est triturando, por ej: acero al manganeso), resistentes al desgaste y tener una construccin robusta para soportar el esfuerzo mecnico
desarrollado
Para la trituracin gruesa de materiales blandos no se necesita una maquina tan robusta o compleja como las utilizadas para la trituracin de materiales
duros.
SENSIBILIDAD TRMICA Y TEMPERATURAS DE ABLANDAMIENTO Y FUSIN DE LAS MATERIAS PRIMAS
La friccin producida por la accin de un molino y la elongacin que sufren las partculas ms all de su permisible elstico producen una considerable
elevacin de la temperatura de los productos procesados que puede originar prdida de calidad
o degradacin de los mismos.
Adicionalmente, si el calor generado provoca que se llegue a la temperatura de fusin del producto
ocasionando untuosidad, puede embotarse el molino y por ende reducir la eficacia del proceso.
Para evitar que ocurran los casos sealados, se puede optar por cualquiera de las siguientes alternativas o por una combinacin de las mismas:- Utilizacin de serpentines refrigerantes- Encamisado del equipo con efectos refrigerantes- Preenfriar el producto inicial (temperatura cercana a su congelacin)
CONTENIDO DE HUMEDAD DE LOS MATERIALESLa humedad del producto determina el tipo de equipo que puede utilizarse
La presencia de agua en un alimento puede facilitar o complicar el proceso de reduccin de tamao.
Normal Exceso de humedad
Durante la molienda de alimentos secos, si stos poseen un exceso de humedad (aunque sea baja), pueden provocar la aglomeracin de las partculas y obstruir el molino disminuyendo tanto la eficiencia
del proceso como la capacidad del equipo
En el otro extremo, los alimentos muy secos generan polvo, lo que puede suponer un riesgo para la salud (por inhalacin de los mismos) y adems un riesgo de explosin (los materiales muy secos suelen ser inflamables
debido a descargas de electricidad esttica, contacto con superficies calientes y por combustin espontnea)
Por otra parte, en algunos sistemas de molienda es comn la aspersin de agua durante el proceso, por ejemplo en la molienda hmeda del maz;
aqu el agua transporta las partculas slidas por el molino formndose una masa que fluye fcilmente
MOLIENDA DE CEREALES
MOLIENDA SECA MOLIENDA HMEDACantidad de agua
utilizadaMuy poca Gran cantidad
Objetivo Separacin de partes anatmicas del grano (endospermo, germen, y pericarpio)
Separacin de componentes qumicos de los granos de cereales (almidn, protena, fibra)
Productos Obtenidos
Harina (endospermo que contiene almidn, gluten y algo de fibra)
Almidn, gluten (protenas) y fibra, por separado, lo ms puros posibles
Al moler los cereales se eliminan las capas externas del grano y esto mejora la palatabilidad y apariencia del producto de
transformacin (harina, smola, etc)
La molienda de cereales puede ser:
Alta Capacidad deOperacin
Obtencin de Tamaos de Partcula Homogneos
Bajo Consumo de Energa
Capacidad deEliminacin del Calor
Equipos de
Reduccin de Tamao
TAMAO DE PARTCULA DE LOS PRODUCTOS
Los requerimientos de tamao varan para cada tipo de alimento.
La reduccin de tamao en slidos convierte partculas grandes en otras ms pequeas que son deseables por su gran superficie o bien por su forma, tamao y
nmero.
Al reducir el tamao de un alimento, es imposible que el producto resultante tenga en su totalidad un tamao igual y
uniforme.
Se obtiene un producto cuya dimensin no sobrepase una dimensin previamente establecida, pero dicho producto va a
tener una gama de tamaos entre dicha dimensin mxima y una infinitamente pequea
En algunos tipos de molinos y cuando la alimentacin es muy homognea,
los finos se reducen a un mnimo, pero no se eliminan totalmente
El material fragmentado, cuyo tamao es ampliamente inferior a la dimensin mxima impuesta se denomina
fino o sobremolienda.
Del anlisis granulomtrico se obtiene la dimensin media geomtrica del producto, antes y despus de la reduccin de
tamao y a partir de stas se define la
RELACIN DE REDUCCIN
R.R. = Relacin de Reduccin
RELACIN DE REDUCCINExpresa el grado de ruptura de un material y se calcula como:
Algunos valores tpicos de Relacin de Reduccin son:8:1 molienda gruesa
100:1 molienda fina
La R.R. se utiliza para valorar la eficacia relativa de distintos equipos
La separacin de materiales slidos por su tamao es importante para la produccin de diferentes productos.
Debido a la amplia gama de tamaos que se pueden dar en esta operacin, es importante clasificarlas, para ello se utiliza el trmino
de apertura de malla
Adems de lo anterior, se utiliza para el anlisis granulomtrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de stos y para
control de molienda de diversos productos o materias primas.
El tamiz consiste de una superficie con perforaciones uniformes por
donde pasar parte del material y el resto ser retenido por l.
TAMIZADO (Anlisis Granulomtrico)
MALLA ABERTURA DE TAMIZ (mm)3 6,680
4 4,699
6 3,327
8 2,362
10 1,651
14 1,168
20 0,833
28 0,589
35 0,417
48 0,295
65 0,208
100 0,147
150 0,104
200 0,074
Tabla de Tamices Estndar Tyler
Es una serie de tamices estandarizados usados para la medicin del tamao y distribucin de las partculas en un rango muy amplio de
tamao. Las aberturas son cuadradas y se identifican por un nmero que indica la cantidad de aberturas por pulgada cuadrada.
SERIE DE TAMICES TYLER
Distribucin del tamao de partculas:Se define como el porcentaje relativo en masa de cada una de las distintas fracciones de tamaos
representados en la muestra.
Se determina mediante un anlisis de tamaos, utilizando tamices de prueba.
Para que el tamizado se efecte adecuadamente, generalmente se utilizan fuerzas giratorias o vibratorias con el fin de permitir que el
material ms fino traspase el tamiz.
Tamices VibratoriosTamices Giratorios
EQUIPO UTILIZADO PARA LA REDUCCIN DE TAMAO
EQUIPO Blando,QuebradizoCristalino
Duro,Abra-sivo
Els-tico,Cor-table
Fibroso
Gra-so
Grue-sos
150-250mm
Me-dios6-150 mm
Fi-nos
2-10 mm
Ultra-finos1-50m
Rebanadoras
Ralladoras Despulpadoras Molino de Martillos Molino de Bolas Molino de Discos Molino de Rodillos
Tipo de Producto Tamao de Partcula
Una operacin de reduccin de tamao puede subdividirse en varias etapas o pasos de separacin, lo cual depende del flujo de alimentacin y
del tamao de partcula deseada en el producto final
Cuando se requiere reducir un slido a polvo fino, generalmente se requieren varios pasos o etapas, cada una con un tipo de molino diferente
y se ir generando un tamao determinado de partculas en cada paso
REDUCCIN DE TAMAO EN VARIOS PASOS
Diagrama de flujo tpico de la Reduccin de Tamao de granosMolienda Seca
Se usan molinos de varios rodillos, en donde el primer par aplasta el grano buscando mantener intacta la cscara, que luego pasa a
travs de una banda vibratoria en donde se separa la mayor cantidad de cscara del grano
Diagrama de flujo de la Reduccin de Tamao de granosMolienda Hmeda
En este caso, el molino de bolas trabaja en
hmedo, es decir que se bombea agua a travs del
molino lleno de slido para arrastrar el flujo del producto al clasificador
centrfugo
En la molienda hmeda se presenta un alto consumo de
potencia y gran desgaste del equipo; sin embargo, es de gran utilidad para lograr partculas
ultrafinas.
En la molienda hmeda, algunas veces el
producto es hmedo desde la partida y en
otras se humedece en una etapa especfica del
proceso
EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE LAS CARACTERISTICAS SENSORIALES LOS ALIMENTOS
Ventajas:- Mejora la textura, aspecto y palatabilidad del producto
Inconvenientes:
Rotura de tejidos y clulas, por lo que el alimento est ms expuesto a la accin enzimtica, microbiana y a las oxidaciones (mayor contacto entre enzimas y sustratos o reactantes) que provoca alteracin de color, aroma y sabor
Aumento de la temperatura del producto, que ocasiona prdida de voltiles y favorece el crecimiento microbiano y las reacciones qumicas y bioqumicas
Alteraciones indeseables en la textura debido a la reduccin fsica de tamao y la liberacin de enzimas hidrolticas
La reduccin del tamao de los alimentos altera sus caractersticas sensoriales
El incremento en la superficie de los alimentos puede provocar algunas prdidas en el valor nutricional producidas por la
oxidacin de cidos grasos y vitaminas liposolubles (A, D y E), as como prdidas de vitamina C y tiamina en frutas y verduras
durante su corte y despulpado
Las prdidas durante el almacenamiento dependen de la temperatura, humedad y nivel de oxgeno existente en la
atmsfera
EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE EL VALOR NUTRICIONAL DE LOS ALIMENTOS
EFECTO DE LA REDUCCIN DE TAMAO SOBRE LA CONSERVACIN DE LOS ALIMENTOS
Los alimentos secos (granos, nueces, etc) poseen una awsuficientemente baja para proteger al alimento del
crecimiento microbiano, tanto antes como despus de la reduccin de tamao.
Los alimentos hmedos (carne, queso, frutas, hortalizas) en cambio, deben someterse a operaciones de
conservacin (refrigeracin, congelacin, tratamiento trmico) para evitar su rpido deterioro debido a la
desintegracin de sus tejidos.