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ALGUNOS FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO Y LA EFICIENCIA DEL TAMIZADO

MARLYN CABRALES GONZALEZ

CARLOS FIGUEROA ROJAS

BERSY MARTINEZ HERNANDEZ

LORENA SOTO TUIRAN

UNIVERSIDAD DE CORDOBA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS

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OBJETIVOS

Hacer una comparación sistemática entre los métodos de tamiz apiladas e inverso para la separación de los distintos tipos de harina.

Investigar algunos factores adicionales que rigen el rendimiento del tamizado utilizando los dos métodos(apilado e inverso).

proporcionar una explicación científica para la diferencia observada entre los dos métodos.

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ALGUNOS FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO Y LA EFICIENCIA DEL TAMIZADO

Tamizado o cribado ha sido el funcionamiento de la unidad aún más importante más antigua para la separación industrial de partículas sólidas o como un método de laboratorio en el análisis de tamaño.

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INTRODUCCIÓN

La distribución del tamaño de partículas es muy importante en la determinación de sus propiedades fisicoquímicas en un gran número de procesos de diversas industrias (por ejemplo, producción de alimentos en polvo, productos químicos, colorantes, pinturas, y productos farmacéuticos).

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El proceso de tamizado se rige por los principios multidisciplinarios, que van desde la física a la mecánica de fluidos aplicados. Muchos factores han sido identificados para afectar esta operación como:

Tamaño y forma de las partículas

Tamaño de la malla del tamiz

Dirección de movimiento del

tamiz

Cantidad de material en la superficie del

tamiz

Abertura del tamiz

INTRODUCCIÓN…

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Entre todos los elementos de la operación de tamizado, el CEGAMIENTO del tamiz se considera como el factor de control más importante. Ocurre cuando las partículas bloquean y se alojan

en la malla de tamizado. Se reduce el área efectiva de transferencia en la superficie, lo que resulta en reducción de las tasas de cribado (rendimiento de tamizado o capacidad) y la grado de nitidez de separación de partículas (eficiencia del tamizado).

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN…

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En el proceso de tamizado, ya sea para la separación industrial de partículas sólidas o como un método de laboratorio en el análisis de tamaño, a menudo se utiliza una pila de tamices o pantallas de malla de tamaño decreciente, también conocido como una cascada tamiz.

INTRODUCCIÓN…

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Las harinas de partículas de diferentes tamaños se difieren en las propiedades físicas y la composición química. Estas propiedades, a su vez afectan el rendimiento de la harina en los productos finales.

El tamaño de partícula de harina puede ser reducido por rectificar una muestra, una mayor reducción del tamaño de partícula de harina se acompaña de un mayor nivel de daño en el almidón.

INTRODUCCIÓN…

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MATERIALES Y MÉTODOS MATERIALES:

Se utilizaron muestras de semillas de cuatro cultivos de cereales, incluyendo: una cebada sin cáscara (03HR3052) variedad de trigo blando blanco (Nick), variedad de trigo duro blanco (Lochsa) variedad de arroz de grano medio (Bengala).

Las muestras de semillas se limpian antes de la molienda.

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MATERIALES Y MÉTODOS…

MOLIENDA DE LA MUESTRA: Molino Cyclone (HNE Corp, Forth Collins, CO), Se

utilizó una pantalla con 0,5 mm aberturas redondas. Aproximadamente 30 g de semillas podría ser molido con cada ejecución.

Para estudiar como afectaba la molienda , las muestras se molieron por dos métodos adicionales:

Molino ciclón con pantalla de 0,8 mm en ves de o,5mm.

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Escarificador semilla eléctrica a escala de laboratorio (Forsberg Inc., ThiefRiver Falls, MN).

Se usaron 120g de semilla

Las muestras se tamizaron con malla 18 (1 mm abertura del tamiz).

Las partículas de mayor tamaño se molieron hasta obtener grandes lotes que alcanzara para el estudio.

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Tamizaje : Se usaron 5 tamices estándares números: 60,

100, 200, 270, y 400 con abertura de malla de 250, 150, 75, 53 y 38 micras, respectivamente.

Se montaron en agitador de tamices (DuraTap, Modelo DT168).

Se usaron 100 gramos de muestra en los tamices y se agito por 60min

Se hallo la cantidad de masa retenida en cada tamiz

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TAMIZAJE INVERSO una muestra molida se tamiza con un único tamiz,

de fino a grueso. El único tamiz se montó también en el agitador. El tiempo acumulado de todos los 5 pasos de tamizado para una sola muestra también fue 60 min.

La distribución del tiempo para cada tamiz de 400, 270, 200, 100, 60 era 22,5, 17,5, 12,5, 5, y 2,5 min, respectivamente.


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EFECTO DE LA HUMEDAD DE LA MUESTRA EN LA MOLIENDA Y EL TAMIZADO

Molienda de la muestra a la humedad ambiental con el molino ciclón (pantalla de 0,5 mm), a continuación, añadiendo una cantidad calculada de agua a una media porción de la harina.

se estabilizaba durante 3 días en un refrigerador para

elevar la humedad a un nivel más alto (aproximadamente 11%).

La otra media porción sirvió como control.


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El segundo método consistió en:

adición de la cantidad de agua calculada para la muestra de semillas y permitir que se estabilice durante 3 días en el refrigerador.

La humedad del núcleo se eleva a aproximadamente 11%.

La muestra del núcleo revenido se molió con molino ciclón (pantalla de 0,5 mm) para producir otra muestra de harina de revenido.

Una porción media de esta muestra de harina templado se secó en un horno de aire forzado a 45 ° C hasta que su humedad se redujo hasta el nivel de la muestra de semillas inicial (aproximadamente 7%).

Las harinas originales y revenidos posteriormente se tamizaron por los dos procedimientos de tamizado durante 60 minutos con vibración.


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ANÁLISIS QUÍMICO Contenido de humedad: todas las muestras de

semillas originales, muestras de semilla con humedad ajustada.

Se midieron para las semillas de trigo blando blanco original y sus fracciones tamizadas para el contenido de proteína

El contenido de proteína se midió por un método de combustión utilizando un analizador de proteína (Modelo FT528, Leco Corp. St. Joseph, MI) y se calcula con un factor de conversión de 5,75.


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Tratamientos de datos y análisis estadístico

La molienda se realizó por duplicado Se uso Software JMP, versión 5 (JMP, una unidad

de negocio de SAS, Cary, NC, EE.UU.) para el cálculo de las medias y desviación estándar y para el análisis de la varianza (ANOVA).

Determinar los efectos de diferentes variables y sus interacciones sobre la eficiencia del tamizado y rendimiento.

Prueba HSD del Tukey (diferencia honestamente significativa) para la comparación par


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RESULTADOS Y DISCUSIÓN Efectos del método de molienda, tamizado

duración y vibración

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN…

Los tres factores y sus interacciones tuvieron efectos significativos sobre la PSD de la misma harina y la eficiencia de tamizado por lo tanto ( p<0,05).

Se necesitan dos tipos de movimiento de la superficie de tamizado

a) movimiento horizontal que tendería a abrir o aflojar el empaquetamiento de las partículas más grandes en contacto con la superficie de tamizado permitiendo de este modo el paso de más partículas sub-malla.

b) un movimiento vertical para agitar y mezclar las partículas y luego volver a depositar ellos en la superficie de tamizado.

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El movimiento horizontal tiene la desventaja de que en el movimiento a través de la superficie de tamizado algunas partículas, principalmente, de cerca de tamaño de malla, tienden a bloquear algunos de las aberturas de tamiz. dando lugar a obstrucción de este.

La Acción de golpeteo aparentemente reforzó el movimiento vertical, y al mismo tiempo ayudó a desalojar partículas que bloqueaban aberturas, y por lo tanto reducen el efecto cegador del tamiz.


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Sin tocar

en el tamizado causó el desplazamiento de la modalidad hacia tamaños más finos

Ya en 1958, Whitby estudió un proceso de tamizado por lotes, usando un agitador de tamiz estándar de Tyler Rotap, y demostró que trazando el porcentaje de partículas que pasan a través de un tamiz frente al tiempo de tamizado crea una curva que podría dividirse en dos distintos regiones.

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La primera región es durante la primera etapa de tamizado cuando todavía hay muchas partículas en el tamiz que puede pasar el tamaño de malla. Esta región se caracteriza por un aumento más rápido en la frecuencia de la masa con el tiempo.

La región 2 comienza cuando el residuo en el tamiz se compone enteramente cerca de la malla o partículas más grandes. Se caracteriza por el menor aumento de la frecuencia de la masa con el tiempo.


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Cabe señalar que el tiempo de tamizado está estrechamente relacionado con la carga del tamiz , una reducción de este último resulta en en una reducción en el primero.

En cuanto al efecto de los métodos de tamizado, en cualquier combinación de duración y el tapping / no tapping, las curvas de los dos procedimientos (apiladas o tamizado inversa) tenía las mismas o ligeramente diferentes forma. Sin embargo, las curvas de PSD de tamizado inversa fueron significativamente más ancha que el método de curvas de tamiz apiladas.


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Las frecuencias de masa para las fracciones de partículas más finas, en particular los que pasan de malla 200 (<75 micras) o malla 270 (<53 micras), eran mucho más altos por tamizado inversa que los por el método de tamiz apiladas, lo que indica una mejora significativa en la eficiencia del tamizado por el método de tamiz inverso.


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Contenido de proteína en las fracciones tamizadas

Varios estudios anteriores mostraron que las fracciones de harina de diferentes tamaños de partículas tamizadas de las mismas muestras de harina variaron significativamente en su composición química

En la Tabla 1. se observó una diferencia significativa en el contenido de proteína de las fracciones tamizadas de la misma harina de trigo blando.

Con respecto a la fracción especifica (s) que tiene un mayor contenido de proteína que otros obtenidos por el mismo proceso de tamizado, existió discrepancia entre los informes.

En el estudio, entre más pequeño (<0,38 µm) y grandes (> 250µm) las fracciones de partículas tenían un mayor contenido de proteína que las fracciones de tamaños de partículas medianas


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RESULTADOS Y DISCUSIÓN…RESULTADOS Y DISCUSIÓN…

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Este estudio muestra que mediante la elección del procedimiento del tamiz inverso, no sólo la frecuencia de masa de las clases de partícula más fino se mejoró significativamente, pero también se amplió la diferencia en el contenido de proteína entre fracciones tamizadas.

Efectos del tipo de harina, el método de molienda, y el método de tamizado

Cuando se llevó a cabo el tamizado durante 60 minutos con el tapping, el tipo de harina, el método de molienda, y el método de tamizado, y sus interacciones todos tuvieron efectos significativos ( p <0,05) en la eficiencia del tamizado (datos no presentados ANOVA).


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Para todos los tipos de harina, de la molienda abrasiva con el escarificador de semilla eléctrica produce una harina de PSD con frecuencias más altas en masa en las clases de tamaño más fino

La molienda de impacto por el ciclón Mill con abertura de 0,8mm dio una harina que tiene PSD con las frecuencias más altas de masa para las clases de tamaño de partícula más grueso.

Molienda de impacto por el ciclón Mill con pantalla de apertura 0,5 mm dio una harina con PSD con las más altas frecuencias de masas en las clases de tamaño de partícula medio (pasan por malla 100, pero retenido en malla 270).

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Los diferentes tipos de harina exhibieron diferentes curvas PSD cuando las variables (método de molienda y tamizado de método) se mantuvieron iguales.

En particular, la harina de trigo duro era más fácil de tamizar que la harina de trigo blando, y el modo de sus curvas de PSD estaba en la clase de tamaño de partícula más fino que el de las curvas de trigo blancas blando


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para cualquier tipo de harina, y por cualquier método de molienda, el método de tamiz inversa tuvo un efecto significativo en la ampliación y el desplazamiento de las curvas de PSD hacia el tamaño de malla más fina, en comparación con el método de tamiz apilado el método de tamiz inversa podría separar más de las partículas más finas, en particular los más fino que la malla 270 (<53 micras aberturas), del mismo material de partículas que el método de tamiz apiladas.

El método de tamiz inversa dio generalmente menor pérdida de tamizado que el método de tamiz

apilado.

pérdida de tamizado es la diferencia entre la masa total en el tamiz y la suma de todas las masas de

las fracciones tamizadas


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Efectos de la humedad y el método de tamizado de harina

La humedad de la harina de trigo blando en una condición de temperatura y humedad ambiente era de aproximadamente el 7%. Este nivel de la muestra de control fue relativamente inferior a la humedad típica harina.

Cuando la harina de humedad se aumentó a alrededor del 11%, las partículas más finas se tamizaron por comparación con la harina de control.


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• Cuando la muestra se secó para traer su humedad hasta el nivel de muestra de control, su curva de PSD desplaza hacia clases de tamaño de partículas gruesas, pero no podía igualar la misma curva de PSD de la harina de control, indicando interacciones complejas de molienda y tamizado.

• El nivel de humedad de un material particulado afecta a las propiedades físicas tales como la adhesión y pegajosidad, que a su vez influyen en la libertad de movimiento de las partículas durante el proceso de tamizado.

• Para una condición de tamizado y material dada, habrá un nivel de humedad que permite la máxima libertad de movimiento de las partículas. En el estudio, sólo se estudiaron dos niveles de humedad en la harina de trigo blando.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN…RESULTADOS Y DISCUSIÓN…

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Bajo cualquier tratamiento de humedad, el método de tamiz inversa fue más eficiente en conseguir partículas que pasaran a través de tamices de malla más finas que el método de tamiz apiladas. Una vez más, la pérdida de tamizado era menos por el método de tamiz inverso que por el método de tamiz apilado.

Sin tener en cuenta los efectos observados de otras variables sobre la eficiencia del tamizado, que incluye el tipo de harina, el método de molienda, duración del tamizado y tappingo no tapping, bajo una condición de tamizado dada (una combinación de otras variables), el método de tamiz inversa dio siempre mejores resultados que el método de tamiz apilado con respecto al aumento en el rendimiento y la eficiencia de tamizado y disminución de la pérdida de tamizado.


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SIGNIFICADO Y EXPLICACIÓN CIENTÍFICA PARA EL EFECTO EL MÉTODO DE TAMIZADO

Este estudio muestra que, cuando otras condiciones se mantienen iguales, el procedimiento de tamizado tamiz inversa mejoró la eficiencia y el rendimiento sobre el método de tamiz apiladas.

La importancia de este hallazgo es que al elegir el procedimiento de tamiz inversa, no sólo la frecuencia de masa de las clases de partícula más fino se mejora drásticamente, sino también se incrementa significativamente la diferencia en la composición química entre las fracciones tamizadas.


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Hay muchas otras variables que afectan el rendimiento y la eficiencia de tamizado. Entre ellos

el tamaño de las partículas con respecto a la abertura del tamiz

El cegamiento aumenta bruscamente cuando la abertura de malla disminuye por debajo de aproximadamente 100 micras.

Esto influye en el cegamiento tamiz, que es el factor directo más importante que rige el proceso de tamizado. Roberts y Beddow [2] mostraron que el nivel de cegamiento tamiz depende en gran medida de abertura de malla.


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Apling [4] ha demostrado que partículas tan pequeñas como un tercio del tamaño de las aberturas pueden tener, en determinadas condiciones, una capacidad de cegamiento Una partícula de tamaño inferior puede, dependiendo de las condiciones, tener una probabilidad medible de cegamiento una abertura en virtud de su propia forma irregular y, también, la de la abertura


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Debido a este hallazgo, Allen [6] recomienda que, para una operación de tamizado en seco, los finos pueden quitarse antes del análisis granulométrico. Esto se hace por pre-tamizado, por lo general por las manos, o en el tamiz más fino para ser utilizado en el análisis posterior.

Las partículas finas también pueden quedar atrapados en una abertura cuando dos o más partículas intentan pasar simultáneamente


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Si esto no se hace, los finos tienen que pasar a través de toda la pila de tamices, promoviendo así cegamiento tamiz

Tenga en cuenta que el método de tamiz inversa utilizado en este estudio difiere del procedimiento pre-tamizado recomendado por Allen [6] en el que, para el análisis de tamizado posterior,

el primero sigue en el fino a grueso

mientras que el segundo es seguido en orden del tamiz grueso a fino


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Standish [5] examinó el efecto de las partículas de gran tamaño sobre el cegamiento de tamiz, y se encontró que, aunque el efecto cegador fue particularmente notable cuando se tamizó sólo el material del tamaño de cerca de malla, el efecto se redujo al mínimo cuando el material de gran tamaño también estuvo presente.

Para entender el mecanismo por el cual la presencia del material de gran tamaño aumenta las tasas de tamizado, Standish [5] tomó películas de alta velocidad durante el tamizado, luego examinó a bajas velocidades de reproducción, y encontró que mejoró la eficiencia de tamizado fue debido a las partículas de gran tamaño

"Empujando" las partículas incrustadas cerca de malla a través del efecto de aumentar al mismo tiempo el número de partículas que pasan y al mismo tiempo la liberación de las aberturas para que pasen otras partículas.


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En lo observado por Standish [5], puede proveer una explicación satisfactoria para la diferencia observada en la eficiencia y el rendimiento de tamizado entre los dos procedimientos de tamizado en el presente estudio. en el método de tamiz apiladas, las partículas se tamizan en un orden de grueso a finos.


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Durante el tamizado, las partículas más pequeñas pasan a través de tamices superiores y son retenidos en uno de los tamices finos inferiores, dependiendo de su tamaño en relación con aberturas de un tamiz de fondo particular. Como cada capa de los tamices en cascada va hacia abajo, el tamaño de abertura de malla se hace más pequeño, la diferencia entre el tamaño de partícula y tamaño de abertura de tamiz disminuye.

El resultado neto es que, para tamices de fondo más finos, el efecto cegador, causada por partículas tanto cerca de malla y sub-malla, mientras que se maximiza el efecto beneficioso de partículas de gran tamaño (efecto empujando) se reduce al mínimo.


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En contraste, en el procedimiento inverso , las partículas se tamizaron en orden de finos a gruesos. Durante los primeros pasos de tamizado con tamices finos, la diferencia entre el tamaño de las partículas y aberturas de tamiz es grande.

El resultado neto es que el efecto de partículas cerca de malla y sub-malla cegadora está minimizado por la presencia de partículas de gran tamaño.

Por lo tanto, el rendimiento y la eficiencia de tamizado se mejoraron mientras que la pérdida de tamizado se redujo en general, en comparación con el método de apilado de tamiz ( Fig. 1 , Tabla 2 y Tabla 3 ).


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método de tamiz inversa es ventajoso en cuanto a eficiencia

método de apilado Menos ventajoso

Tiene limitaciones ya que el diseño habitual de los equipos de tamizado Cumple con 2 funciones una es de soporte de material en cuanto a la resistencia, en el tamizado inverso esto afecta y desgasta mas rápidamente el tamiz produciéndose ruptura del mismo con mas facilidad


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Por la misma razón, las comparaciones de los resultados del análisis de tamaño de partícula y de las propiedades de los productos tamizados obtenidos por diferentes productores deben hacerse con precaución.

Por último, debido a que el equipo, de procedimiento analítico y los conceptos básicos son tan engañosamente simple, el tamizado es probablemente el método de análisis de tamaño de partículas y de separación mas utilizada y abusada.

Sin embargo, en realidad se rige por muchas variables interactivas y principios multidisciplinarios. Sin una cuidadosa consideración de varios factores, podría producirse la generación de resultados o de operaciones engañosas y erróneas en condiciones altamente ineficientes


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CONCLUSIONES

Este estudio ha demostrado cómo los factores, como el tipo de harina, el método de fresado, contenido de humedad, la grabación, el método de cribado, tamizado duración, y sus interacciones pueden afectar la eficiencia y rendimiento del tamizado. Entre ellos, la grabación fue más importante, seguido por duración tamizado, método de cribado, el método, el tipo de harina, y la humedad Molinería.

También se ha demostrado el efecto decisivo del método tamiz de reservas durante el método de tamiz apiladas convencional en la mejora de las tasas de tamizado y masa fracción final y minimizando la pérdida de las cribas bajo todas las condiciones de este estudio.

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CONCLUSIONES…

La diferencia observada en la eficiencia y el rendimiento de tamizado y cribado en la pérdida entre los dos métodos de tamizado se puede atribuir al efecto beneficioso de partículas de gran tamaño, ya que durante el tamizado, la presencia de partículas de gran tamaño puede reducir el cegamiento del tamiz . Además, mediante la elección del procedimiento de tamiz inverso, especialmente con derivación, no sólo la frecuencia de las clases de masa de partículas más finas se mejoró significativamente, también se amplió la diferencia en el contenido de proteína entre fracciones tamizadas.

Debido a su importancia práctica, este efecto hasta el momento no declarada daría a luz una nueva confirmación de otras condiciones de tamizado y cribado en general.

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