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Capítulo 1. IMPORTANCIA DE LA INGENIERÍA DE PARTÍCULAS EN INDUSTRIAS
DE ALIMENTOS
1.1.
Introducción
Un gran porcentaje de los alimentos que se producen son vendidos como
productos sólidos. En alguna etapa del proceso productivo existe alguna operación
unitaria que involucra el manejo de sólidos, por lo tanto el conocimiento acerca de
sistemas particulados es de suma importancia para los ingenieros que trabajan en
industrias de alimentos.
En la Figura 1.1 se incluyen algunos productos comunes, que utilizamos
cotidianamente, que son de carácter particulado.
Figura 1.1. Alimentos sólidos comunes
1.2.
1.2.1.
Ejemplos de procesos que involucran operaciones unitarias con sólidos
Producción de m&m´s o rocklets
La Figura 1.2 muestra algunas etapas del proceso de producción de los chocolates
m&m´s o sus similares llamados rocklets.
En una primera etapa se generan los
centros de chocolate por simple moldeo, luego los chocolates ya sólidos son
alimentados a un tambor rotatorio donde se cubren con un spray de caramelo fundido,
etapa que permite la formación de la cobertura sólida de color. Luego se procede a la
etapa de estampa de nombre o logo, y finalmente al embolsado. La etapa de cobertura
o “coating” es una operación común en la industria de alimentos.
Figura 1.2. Producción de m&m´s.
.
1.2.2.
Producción
blanca granulada
de
azúcar
En la Figura 1.3 se muestra un
esquema
del
proceso
de
producción de azúcar refinada. La
caña de azúcar debe molerse,
luego
se
obtiene
el
jugo
por
prensada. El jugo se somete a
diferentes etapas de limpieza y
concentración.
Finalmente
se
cristaliza el azúcar, apareciendo un
nuevo producto sólido que debe ser
secado,
transportado
y
almacenado.
1.2.3.
Producción
polvo.
de
leche
en
La producción de leche en polvo
es
un
clásico
ejemplo
de
la
utilización de una materia prima
líquida para producir un alimento
sólido (ver Figura 1.4).
En este
caso en particular el producto sólido
posee cualidades especiales como
una mayor duración que la leche
fresca. En este proceso hay un
secadero tipo spray que permite
que gotas líquidas se transformen
en polvo. La producción de café
instantáneo se basa en procesos
similares.
Figura 1.3. Producción de azúcar
refinada.
Figura 1.4. Producción de leche en polvo.
1.3.
Partículas individuales y sistemas particulados
En procesos que involucran sólidos es muy difícil encontrar una población de
partículas de igual forma y tamaño. De manera que debemos hacer una distinción
entre partículas individuales y población de partículas.
Figura 1.5.a. Partícula de polen aislada.
Figura 1.5.b. Población de partículas de
polen.
Existen diferentes equipos que realizan análisis de tamaño de partículas.
Según el principio que utilicen para la medición proveen tamaños diferentes. Por esta
razón es necesario estudiar las distintas maneras de caracterizar una partícula aislada
y conjuntos de partículas. Estos temas serán tratados en profundidad en los capítulos
2 y 3.
1.4.
Procesamiento de sólidos y otras industrias
El conocimiento de la tecnología de partículas es relevante para muchas
industrias, como lo son la farmacéutica, de fertilizantes, petroquímicas, químicas,
acopio de cereales, etc. Por lo tanto los temas que se verán en esta materia son
de importancia para muchas industrias de proceso.
Los procesos con partículas tienen un impacto mayor a un billón de dólares
anuales en USA. El 80% de los ingenieros en la industria deberán enfrentarse a
sistemas particulados durante su vida profesional.
1.5.
Procesos y equipos relacionados con el manejo de sólidos
La Tabla 1.1 muestra algunos procesos que manejan sólidos, como también
ejemplos de equipos utilizados para tales operaciones.
Tabla 1.1. Procesos y equipos comunes usados para el manejo de sólidos.
Operación
Equipo
Reducción de tamaño
Molinos
Aumento de tamaño
Granuladores.
Clasificación de partículas sólidas por
Zarandas
tamaño
Separación de partículas de corrientes
Ciclones, hidrociclones.
líquidas o gaseosas
Separación de sólidos y líquidos
Sedimentadores, filtros
Almacenamiento de sólidos y
Silos
descarga
Mezclas físicas de sólidos
Cintas transportadoras, transportes
mecánicos
Mezcladores
Enfriamiento de sólidos
Lechos fluidizados
Transporte de sólidos