UNIVERSIDAD DEL VALLE FACULTAD DE INGENIERÍA – ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA
LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA I INFORME DE MOLIENDA Y TAMIZADO Presentado a : Ing. Mario Hincapié Presentado por grupo N o.1:
Cárdenas D. (0731894); Iglesias S. (0827008); Montes de Oca A. (0738352); Ramírez L. (0611053) Trujillo C. (0745673); (0745673); Santiago de Cali / octubre 6 2009
OBJETIVOS GENERALES: Conocer los diferentes tipos de molinos y sus aplicaciones en la industria. Conocer la importancia y el manejo del tamizador y como realizar un análisis estadístico respecto al tamaño de partícula.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Familiarizar al estudiante con los molinos de discos y de cuchillas, conociendo el funcionamiento y la utilidad de cada uno de ellos. Comparar la molturación del molino de discos y el molino de cuchillas con respecto a una muestra estándar y determinar cuál de los dos molinos es más eficiente para obtener el cuchuco de trigo determinado. Realizar el análisis granulométrico para la molienda de trigo y de lentejas en ambos molinos.
MARCO TEÓRICO El término molienda se refiere a la operación unitaria que reduce el tamaño o volumen promedio de las partículas de determinada materia prima. Ésta se lleva a cabo fraccionando el material por medios mecánicos hasta el tamaño deseado. Los métodos de reducción más utilizados en las máquinas de molienda son compresión, impacto, frotamiento y cortado, teniendo cada uno un tipo de molino específico. La molienda no estaría completa sin el tamizado, el cual divide las partículas por su tamaño. Se utiliza para el análisis granulométrico de los productos de los molinos para observar la eficiencia de éstos y para control de molienda de diversos productos o materias primas. El tamiz consiste en una o varias superficies con perforaciones de
diferente tamaño por donde pasará parte del material y el resto será retenido. Esto se lleva a cabo usando vibración, ya sea por medios mecánicos o eléctricos, para que el material más fino no se quede estancado en determinado tamiz y pueda seguir su camino. Cuando se seleccionan equipos para llevar a cabo la reducción del tamaño del alimento o mineral se tendrá en cuenta los siguientes factores o variables: dureza, estructura, humedad y temperatura. Durante la práctica se va a trabajar con el molino de discos y el molino de cuchillas, aunque en el laboratorio se cuenta con el molino de martillos, molino de mandíbulas, y molino de bolas. El molino de discos, generalmente consta de dos ejes los cuales se puede graduar para obtener una mayor distancia entre discos y así tener mayor o menor tamaño de partícula en el producto. Los discos pueden estar en posición vertical u horizontal, el más común son los discos verticales. En algunos tipos un disco generalmente se mueve y el otro está fijo, por lo que se les llama molino de rotación simple , mientras que en las máquinas de doble rotación ambos discos giran a alta velocidad en sentidos contrarios. Los molinos de disco generalmente son buenos para moliendas gruesas y en algunos casos para una molienda media.
discos Fi gura 1. 1. Molino de discos
El molino de cuchillas, está compuesto de un cortador rotatorio al cual se le puede colocar más de 10 tipos de cuchillas que giran a velocidades mayores de 200 rpm. En su parte inferior posee un tamiz con el cual se controla el tamaño máximo de partícula
deseado. El tamaño y forma de partícula también están determinados por la distancia entre el rotor y las cuchillas estáticas. Estas máquinas están diseñadas especialmente para triturar materiales fibrosos, sintéticos, elásticos y de origen vegetal en los que el mecanismo de cizallamiento es mucho más efectivo que los mecanismos de compresión, impacto y atrición. Su eficiencia depende del buen mantenimiento de sus cuchillas. Se recomienda que el material nunca deba exceder el tamaño de las cuchillas, ser poco grueso (menor de 2 cm.) y que la carga nunca exceda más de la mitad de su capacidad.
cuchillas Fi gura 2. 2. Molino de cuchillas
Las variables que se pueden controlar en esta práctica son: la distancia entre los discos, cantidad y tipo de grano, tiempo. Las variables de respuesta son: el tamaño de grano molido y la eficiencia del equipo; teniendo en cuenta las pérdidas en los equipos. El muestreo es la técnica por la cual se selecciona de una gran población una porción a estudiar; en el proceso de muestreo de alimentos existen diversas técnicas que permiten hacerlo de manera adecuada, en donde intervienen factores como el tipo de alimento, la cantidad y el contenedor en el que se encuentre. De un lote o población existente de alimento, se debe tomar una muestra representativa que posteriormente se analizará, para ello se toman varias muestras primarias en diversos puntos del lote según se haya hecho la planificación de éstos teniendo en
cuenta el lugar donde se encuentre contenido el alimento, para formar una mezcla bruta y por reducción de ésta obtener una muestra contractual que será la que al final se estudiará. En el caso de la práctica, de haber tenido que hacer un muestreo de los alimentos a tratar, inicialmente se debería identificar si el producto se encuentra contenido en sacos o a granel, ya que el procedimiento a seguir para muestrear es diferente para cada tipo de empaque. Ya hecho el muestreo se debe reducir la mezcla bruta mediante el método del cuarteo hasta obtener el tamaño adecuado, con lo que se busca homogenizar la muestra. Inicialmente se extiende la muestra sobre una superficie para luego dividirla en cuatro cuadrantes:
En donde se unen los cuadrantes opuestos (A y D) y se rechaza el resto, luego la nueva muestra se vuelve a dividir y se efectúa el mismo procedimiento hasta llegar al tamaño deseado. CÁLCULOS Y RESULTADOS Los datos tomados durante la práctica se presentan en las siguientes tablas: Para los molinos: Tabla 1. Datos experimentales molino de discos- trigo
Corrida
1
2
3
Peso inicial (g)
250.0
250.0
250.0
Peso final (g)
246.1
248.2
248.5
Rendimiento (%)
98.44
99.28
99.40
Tabla 2. Datos experimentales molino de discos- lentejas
Corrida
1
2
3
Peso inicial (g)
250.0
250.0
250.0
Peso final (g)
249.0
249.0
249.0
Rendimiento (%)
99.6
99.6
99.6
El tiempo de molienda para el molino de cuchillas fue de 1.5 minutos. . Datos experimentales molino de cuchillas- trigo Tabla 3
Corrida
1
2
3
Peso inicial (g)
250.0
250.0
250.0
Peso final (g)
238.8
229.2
239.1
Rendimiento (%)
95.62
91.68
95.64
. Datos experimentales molino de cuchillas-lentejas Tabla 4
Corrida
1
2
3
Peso inicial (g)
250.0
250.0
245.0
Peso final (g)
239.0
245.0
240.0
Rendimiento (%)
95.6
98.0
98.0
Para el tamizado: . Datos experimentales tamizado muestra estándar y tamiz vacio Tabla 5
Malla
Peso tamiz vacio (g)
Peso muestra estándar (g)
12
306.7
427.9
20
273.1
340.5
40
261.9
267.9
60
256.5
256.7
100
248.6
249.3
Fondo
269.1
269.2
Peso muestra para el tamizado (g)
200.0
. Datos experimentales tamizado-trigo Tabla 4
Molino
CUCHILLAS
DISCOS
Peso (g)
Peso (g)
Malla
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
12
30.6
42.0
71.2
105.9
107.3
107.4
20
150.4
140.0
127.8
102.9
103.6
101.7
40
28.8
24.3
20.2
19.7
19.3
19.2
60
14.3
10.1
9.4
6.7
7.3
7.1
100
11.0
6.0
5.0
4.6
4.5
8.9
Fondo
0.8
5.1
3.7
4.6
4.5
0.9
238.8
229.2
239.1
246.1
248.2
248.5
Peso muestra tamizado (g)
. Datos experimentales tamizado-lentejas Tabla 5 Molino
CUCHILLAS
DISCOS
Peso (g)
Peso (g)
Malla
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
12
36.9
44.6
28.1
73.2
77.3
73.4
20
137.2
134.8
139.8
133.0
129.1
131.0
40
39.3
38.2
42.3
28.3
27.9
29.4
60
17.4
18.6
19.5
6.2
6.0
6.2
100
5.5
6.4
8.3
4.3
4.3
4.4
Fondo
2.4
1.9
1.3
3.6
3.8
3.7
239.0
245.0
240.0
249.0
249.0
249.0
Peso muestra tamizado (g)
De acuerdo a los datos experimentales que se obtuvieron se responden las preguntas: 1) Obtener los resultados de porcentaje (%) retenido por malla. El porcentaje retenido por malla se define como: %
100 =
Como ejemplo se toma el dato uno de la primera corrida para el trigo en el molino de cuchillas: %
30.6 = 238.8 100 = 12.81%
Con los demás datos se hace lo mismo, por lo tanto no se muestra el desarrollo sino los
resultados en las siguientes tablas: . % retenido trigo Tabla 7 Molino
CUCHILLAS
DISCOS
% retenido
% retenido
Malla
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
12
12,81
18,32
29,78
43,03
43,23
43,22
20
62,98
61,08
53,45
41,81
41,74
40,93
40
12,06
10,60
8,45
8,00
7,78
7,73
60
5,99
4,41
3,93
2,72
2,94
2,86
100
4,61
2,62
2,09
1,87
1,81
3,58
Fondo
0,21
2,23
1,55
1,87
1,81
0,36
. % retenido lentejas Tabla 8 Molino
CUCHILLAS
DISCOS
% retenido
% retenido
Malla
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
12
15,44
18,20
11,71
29,40
31,04
29,48
20
57,41
55,02
58,25
53,41
51,85
52,61
40
16,44
15,59
17,63
11,37
11,20
11,81
60
7,28
7,59
8,13
2,49
2,41
2,49
100
2,30
2,61
3,46
1,73
1,73
1,77
Fondo
1,00
0,78
0,54
1,45
1,53
1,49
Muestra de referencia (trigo) . % retenido muestra estándar Tabla 9 Malla
% Retenido
12
60,60
20
33,70
40
3,00
60
0,10
100
0,35
Fondo
0,05
2) Graficar micras Vs. porcentaje retenido. Para realizar las graficas se tuvo en cuenta el tamaño en micras de cada malla que se
uso para el tamizado y los datos de % retenido calculados en la pregunta 1. El análisis granulométrico se hizo de la siguiente manera: En una hoja de Excel se tiene el formato que aparece en las figuras, donde está malla, abertura en micras, peso tamiz vacio, peso tamiz más muestra, peso muestra inicial, % retenido, fracción, fracción acumulada. El formato se anexa en un CD, que será entregado al profesor encargado. GRÁFICAS MUESTRA TRIGO MOLINO DE CUCHILLAS Figura 1. Análisis granulométrico corrida 1-Trigo, molino de cuchillas
Figura 2. Análisis granulométrico corrida 2-Trigo, molino de cuchillas
Figura 3. Análisis granulométrico corrida 3-Trigo, molino de cuchillas
GRÁFICAS MUESTRA TRIGO MOLINO DE DISCOS
Figura 4. Análisis granulométrico corrida 1-Trigo, molino de discos
Figura 5. Análisis granulométrico corrida 2-Trigo, molino de discos
Figura 6. Análisis granulométrico corrida 3-Trigo, molino de discos
GRÁFICAS MUESTRA LENTEJAS MOLINO DE CUCHILLAS
Figura 7 . Análisis granulométrico corrida 1-Lentejas, molino de cuchillas
Figura 8 . Análisis granulométrico corrida 2-Lentejas, molino de cuchillas
Figura 9. Análisis granulométrico corrida 3-Lentejas, molino de cuchillas
GRÁFICAS MUESTRA LENTEJAS MOLINO DE DISCOS DISCOS
Figura 10. Análisis granulométrico corrida 1-Lentejas, molino de discos
Figura 11. Análisis granulométrico corrida 2-Lentejas, molino de discos
Figura 11. Análisis granulométrico corrida 3-Lentejas, molino de discos
GRÁFICA MUESTRA ESTÁNDAR
Figura 12. Trigo estándar
3) Realizar una gráfica de malla Vs. porcentaje retenido de los análisis por triplicado de cada molino, hágalo respecto a un 3% de desviación estándar. Concluya de acuerdo a las graficas con cuál de los dos molinos se obtiene un tamaño de partícula más parecido a la muestra estándar.
Figura 13. Análisis granulométrico triplicado trigo- molino de discos
Figura 14. Análisis granulométrico triplicado lentejas- molino de cuchillas
Figura 15. Análisis granulométrico triplicado trigo- molino de cuchillas
Figura 16. Análisis granulométrico triplicado lentejas- molino de discos
4)
Calcular el tamaño medio de la partícula de trigo obtenido en el proceso de molienda con los diferentes molinos utilizados y compararlos con la muestra de referencia. Tabla 10.
Comparación del tamaño de partícula.
(Micras)
Corrida 1
Corrida 2
Corrida 3
Promedio
Desviación estándar
% CV
Molino de Cuchillas (Trigo)
0,98
1,14
1,50
1,21
0,27
22,31
1,99
1,99
2,01
1,996
0,012
0,60
1,00
1,04
0,92
0,99
0,061
6,16
1,43
1,49
1,46
1,46
0,03
2,05
Molino de Discos (Trigo) Molino de Cuchillas (Lentejas) Molino de Discos (Lentejas) Muestra de Referencia
7,58
Promedio X
1
N
Xi N
X 1
X 2 .. . X N N
i 1
Desviación estándar
1
N
X N 1
1
X
2
i 1
Coeficiente de variación CV
x 100
X
5) Determine de acuerdo al análisis granulométrico hecho o si lo prefiere con cualquier otro método estadístico, ¿qué molino es el más indicado para obtener el tipo de cuchuco propuesto? Para poder responder satisfactoriamente a esta pregunta es necesario primero realizar un análisis estadístico de los resultados obtenidos tras tamizar todas las muestras de trigo en cada molino.
Como primera medida es necesario determinar si las desviaciones estándar para cada molino son significativamente diferentes, por lo que es preciso realizar un promedio para lo obtenido en cada malla en las diferentes muestras de trigo para los dos molinos, con el fin de poder realizar un análisis más general, en base a los datos de la tabla 4. Para esto se procede de la siguiente manera:
=
Para la malla 12 del molino de cuchillas:
= 30,6 + 42,03 + 71,2 = 47,9 Siguiendo un procedimiento análogo para las demás mallas y tipos de molinos, además de la muestra estándar, se obtuvieron los siguientes datos: . Promedio muestras experimentales Tabla 11
MUESTRA ESTÁNDAR
CUCHILLAS
DISCOS
Peso (g)
Peso (g)
12
47.9
106,9
121,2
20
139.4
102,7
67,4
40
24.4
19,4
6,0
60
11.3
7,03
0,2
100
7.3
6,0
0,7
Fondo
3.2
3,33
0,1
Malla
Peso (g)
Ahora se necesitan los valores de (media de las muestras) (desviación estándar) y (varianza) Para calcular estos valores es necesario utilizar las siguientes fórmulas:
= = ( −−1) =
2
2
2
2
Para el molino de cuchillas se tiene:
= 47,9 + 139,3 + 24,46 + 11,3 + 7,3 + 3,2 = 38,9
2
47,9 − 38,9 + 139,3 − 38,9 + 24,4 − 38,9 + 11,3 − 38,9 + 7,3 − 38,9 + 3,2 − 38,9 = 5 = 2681,2 = 2681,2 = 51,8 2
2
2
2
2
2
Los valores calculados análogamente para cada tipo de molino y para la muestra estándar se encuentran consignados en la siguiente tabla: . Valores de X, S, S Tabla 12 Molino
() ( ) ( ) 2
2
2
CUCHILLAS
DISCOS
MUESTRA ESTÁNDAR
38,9
40,9
32,6
51,8
49,8
50,8
2681,2
2482,79
2578,44
Para determinar si las desviaciones estándar de las muestras de cada molino son significativamente diferentes con la muestra estándar es necesario utilizar una p r u e b a f , para lo cual se usará la siguiente fórmula:
=
1 2
2 2
> 1
2
se realiza la siguiente > < = ( , ) Donde se refiere a los grados de libertad y es el porcentaje de confiabilidad elegido: Para determinar la validez de la hipótesis nula establecida comparación:
0
2
Al realizar la prueba para el molino de cuchillas y la muestra estándar:
= . 0
=
51,82 50,82
= 5, 1 % = 10,97
= 1,04
Como < se acepta la hipótesis nula, por lo que se concluye que las desviaciones estándar de las poblaciones son iguales.
Al realizar la prueba para el molino de discos y la muestra estándar:
= . 0
=
49,82 50,82
= 5, 1 % = 10,97
= 0,96
Como < se acepta la hipótesis nula, por lo que se concluye que las desviaciones estándar de las poblaciones son iguales. Teniendo en cuenta estos resultados se procede a realizar una prueba T para verificar la igualdad de medias entre lo producido por el molino en el laboratorio y la muestra estándar, y de esta manera comprobar que tan similares son los productos comparados. Para realizar esta comparación se emplearan las siguientes fórmulas:
= − + = − 1∙ + + − 2− 1∙ 1
2
1
1
1
2
2
2
1
2
2
2
2
2
2
se realiza la siguiente >
Para determinar la validez de la hipótesis nula establecida comparación:
0
< = ( , )
Al realizar la prueba para el molino de cuchillas y la muestra estándar:
= é . 0
2
=
∙
∙
5 1 2 +5 2 2 10
= 2629,8
=
−
38,9 32,6
2629,8 2629,8 + 6 6
= 12,1% = 2,681
= 0,21
Como < se acepta la hipótesis nula, por lo que se concluye que la muestra estándar y el producto obtenido con el molino de cuchillas son muy similares, por lo que este es un buen molino para obtener cuchuco de trigo como el de la muestra estándar.
Al realizar la prueba para el molino de discos y la muestra estándar:
= é . 0
=
−
40,9 32,6
2629,8 2629,8 + 6 6
2
=
= 0,29
5
∙
1
2
+5 10
∙
2
2
= 2530,6
= 12, 1% = 2,681
Como < se acepta la hipótesis nula, por lo que se concluye que la muestra estándar y el producto obtenido con el molino de discos son muy similares, por lo que este es un buen molino para obtener cuchuco de trigo como el de la muestra estándar. Los valores usados de adjunta.
usados fueron hallados a partir de la tabla para la prueba F
Conclusión en base a la prueba T : al obtener estos resultados no es posible hacer una
decisión correcta sobre cuál de los dos molinos es más eficaz para obtener un producto similar al de la muestra estándar, por lo que la decisión se hará basándose en el porcentaje de rendimiento de cada molino. Al realizar un promedio del porcentaje de rendimiento del molino de cuchillas y el molino de discos se obtuvo 94.31% para el primero y 99.2% para el segundo, por lo que es visible que el último es más eficiente. Con estos datos es posible elegir al molino de discos como el más indicado para obtener un producto afín a la muestra estándar. Sin embargo esta decisión se toma basándose en el aspecto cuantitativo del análisis, ya que el aspecto cualitativo no es suficiente para poder tomar una decisión acertada debido a la similitud de las muestras obtenidas con los dos molinos. ANÁLISIS DE RESULTADOS La práctica consistió en moler trigo y lentejas en tres corridas en los molinos de discos y de cuchillas. Para ello cada muestra se peso con una balanza de una cifra decimal y para cada corrida se tomo 250 g. Luego se tamizo cada muestra y a los resultados que se obtuvieron se le realizaron unos tratamientos para generar las gráficas respectivas. En las graficas realizadas de micras Vs. porcentaje retenido , se observa que la tendencia es a tener una distribución gaussiana, es decir, una curva normal con forma de campana en donde se puede observar la disposición que tienen las partículas del producto a organizarse respecto a los diferentes tipos de mallas que se usaron en el análisis granulométrico. Las gráficas 1, 2, y 3 corresponden a la molienda de trigo en el molino de cuchillas, se observa que la mayor cantidad de producto está retenida en la malla 20, lo que indica que el producto tiene una tamaño promedio de partícula entre 1.7 y 0.85 micras, lo cual se comprobó calculando por medio de una hoja de cálculo en Excel 1, que el tamaño promedio de partícula entre las tres corridas como se muestra en la tabla 10 es de 1.21 micras. También se observa que el %CV (coeficiente de variación, el cual equivale a la razón entre la media aritmética y la desviación típica o estándar.) es de 22.31% el cual permite comparar la reproducibilidad entre las tres corridas de un mismo molino, para ello se estableció que el %CV en los molinos que se utilizaron debe ser menor a 3% 2 y teniendo en cuenta esto, se puede decir que el trigo en el molino de cuchillas no es reproducible y
presenta una mayor dispersión en los datos. Las gráficas 4, 5, 6 corresponden a la molienda de trigo en el molino de discos, que presenta una distribución gaussiana pero no es simétrica, esto se debe a que la mayor cantidad de producto retenido se encuentra en la malla 12, es decir, que más del 43% retenido tiene un tamaño promedio de partícula mayor a 1.7 micras y en la tabla 10 se observa que el valor promedio es de 1.996 micras con un %CV de 0.6%, lo cual indica que las corridas en el molino de discos es reproducible, pues el %CV es menor que el 3% establecido como referencia. En la gráfica 12 se observa la tendencia de la muestra de referencia de trigo pulido marca “La 14”, presentado más del 60% retenido en la malla 12, como es más del 60% que no pasa por la malla 12 de 1.7 micras, el tamaño promedio de partícula es mayor a ese valor y según los cálculos tiene un tamaño de partícula de 7.58 micras. Este valor es mucho más grande que los obtenidos con el molino de cuchillas y que con el molino de discos. A simple vista se puede determinar que no se obtuvieron un tamaño de partícula parecido a la muestra de referencia, pero en comportamiento se puede decir que el molino de discos es el que más se asemeja, y los valores de rendimiento junto con la prueba T que se realizo en la pregunta 3 lo comprueban. Al superponer las tres corridas de cada molino, se puede concluir que tienen la misma tendencia; se puede observar la desviación que se presentó en el molino de cuchillas (gráfica 14 y 15), pues se logra percibir que al menos una de las tres corridas está desviada. Lo que no ocurre en la gráfica 13 y 16(molino de discos), donde las tres corridas se ven como si fuera una sola. Esto se pudo verificar gracias a los cálculos anteriormente realizados y a lo ya mencionado. Se realizo también el mismo análisis a otro grano, en este caso se escogió lentejas, pero no se pudo conseguir una muestra comercial que sirviera como referencia, pero se llego al siguiente análisis: En las gráficas 7, 8 y 9 se observa el comportamiento de la molienda de lentejas en el molino de cuchillas, éste presenta una distribución gaussiana, donde la mayor parte del producto se encuentra retenido en la malla 20, con un tamaño promedio de partícula de 0.99 micras con un %CV de 6.16% en las tres corridas realizadas. Según esto tampoco es reproducible con este tipo de grano, pero esto se explica porque el molino de cuchillas
depende del tiempo. Las gráficas 10, 11 y 12 pertenecen a la molienda de lentejas en el molino de discos, donde la mayor parte retenida se encuentra en la malla 20 y su tamaño promedio de partícula es de 1.46 micras con %CV de 2.05%, según estos resultados se puede concluir que en el molino de discos las muestras son reproducibles. De acuerdo a los rendimientos que se obtuvieron (tabla 1 y 2) durante las corridas, se observa que tanto para el molino de discos como para el de cuchillas, el rendimiento de las lentejas en comparación con el trigo fue mejor; en el molino de discos para las lentejas fue 99.6% y para el trigo fue 99.04%. De igual forma en el molino de cuchillas el rendimiento para las lentejas y trigo fue de 97.2% y 94.31%, respectivamente. En base a los datos experimentales tanto para las lenteja como para el trigo, en el molino de discos se presentó menos perdidas que en el de cuchillas; ello se debe principalmente a que parte del material molido escapaba por los orificios que tiene el molino de cuchillas, esto se pudo mejorar un poco al ponerle cinta y papel a éstos huecos. En base a lo anterior se puede concluir que en el caso de las lentejas el molino que tiene mayor reproducibilidad en los diferentes ensayos es el molino de discos, pues éste no depende de variables como el tiempo. Las variables que se pueden controlar en esta práctica son: la distancia entre los discos, cantidad y tipo de grano, tiempo. Las variables de respuesta son: el tamaño de grano molido y la eficiencia del equipo; teniendo en cuenta las pérdidas en los equipos. Los granos que se utilizaron fueron fáciles de moler, debido a su baja dureza y humedad, las cuales dependen del contenido proteico que contengan. Otra de las posibles causas de esta falta de repetitividad en el experimento se puede encontrar en los instrumentos. Pues no se tiene en cuenta la variable de potencia del motor la cual depende del voltaje que se le suministra, aunque este error se considera sistemático. Otra posible causa, en el caso del molino de cuchillas, consiste en que las cuchillas presentan deterioro que no permite una molienda homogénea.
1.
Hoja de cálculo donde se realizan las operaciones pertinentes al DVS (tamaño promedio de partícula),
tomado de la propuesta de la estadística de Michel. 2.
Parámetro tomado de la desviación de productos granulométricos de la USP 30 (Farmacopea de los
estados unidos).
CONCLUSIONES Un proceso de molienda ideal es aquel en el cual la granulometría es homogénea, lo cual indica que el molino se encuentra en condiciones controladas, tanto internas como externas. El producto obtenido después de la molienda en cualquiera de los dos molinos tiene una granulometría variada, es decir, no se obtuvo un tamaño de partícula parecido a la muestra de referencia. Ello dificultó las comparaciones con el producto estándar del mercado. Sin embargo, si se habla de comportamiento, se puede concluir que para los dos granos el molino que tiene mayor reproducibilidad en los diferentes ensayos, es el molino de discos , pues éste no depende de variables como el tiempo. Los valores de rendimiento junto con la prueba T que se realizo en la pregunta 3 comprueban lo dicho. RECOMENDACIONES Antes de empezar a moler se debe limpiar los molinos, y tapar con cinta y papel las aberturas que tiene el molino de cuchillas debido a que parte del material escapa por ellos. Además de no abrir la tapa totalmente, sino introducir el grano por el espacio formado cuando ésta se inclina hacia abajo. Se estipula un tiempo de molienda de 1.5 minutos, la cual demora aproximadamente menos de 30 segundos en introducir el grano continuamente. Las muestras para los dos molinos se introducen de manera continua y primero se prenden los equipos. El grano para moler y la muestra estándar deben ser de la misma marca debido a que el origen del grano puede afectar el análisis de resultados. Para realizar el análisis del tamaño promedio de partícula, se debe tener en cuenta el análisis estadístico de Michel y los cálculos realizarlos en un formato en Excel, el cual maneja el grupo líder de molienda. Si se quiere mayor precisión durante el tamizado, se recomienda para cada muestra medir el peso las veces que sea necesario hasta llegar a peso constante, en un tiempo de cinco minutos o más si se prefiere. Pero por cuestiones de tiempo, en la práctica se toma sólo un dato.
PREGUNTAS Consulte el funcionamiento y la utilidad de cada uno de los molinos que se encuentran en la planta piloto de la Escuela de Ingeniería Química. (Referencia 1)
La planta piloto de la Escuela de Ingeniería Química cuenta con 5 molinos diferentes. La mayoría de los molinos poseen motores trifásicos que trabajan a 220 V, y el circuito eléctrico de la planta piloto permite la buena distribución de la corriente para el óptimo funcionamiento de los molinos, los cuales son los siguientes: 1. 1 Molino de martillos
Funcionamiento : Se compone de un motor que mueve una serie de poleas para impulsar
una rueda giratoria que tiene una serie de dientes de metal que al girar con la base proporcionan golpes en todo sentido dentro de la cavidad del molino. Una vez puesto en funcionamiento, esta cavidad extrae el material molido con el tamaño deseado por la parte de abajo seleccionando el tamaño del material molido con un tamiz y con un tamaño de agujeros preseleccionado. El polvo resultante de la molienda se impulsa con aire con un motor eléctrico y se extrae con un ciclonador por la parte de arriba y se recogido en una gran bolsa de lana. Utilidad : permite practicar molienda a grandes cantidades de carga, como también dar la
posibilidad de moler diferentes tipos de materia prima, desde materiales blandos como granos (aunque no para granos muy pequeños), hasta materiales con mayor dureza como minerales y piedras. 1. 2 Molino de mandíbulas
Funcionamiento : La carga debe ser suministrada constantemente por el operador con
una velocidad de flujo acorde a la velocidad con que muele el aparato, debe de tenerse cuidado de no sobrecargar la máquina, pues puede ocasionar que el molino deje de funcionar. Utilidad : Sirve para moler materiales duros como minerales o rocas. 1. 3 Molino de cuchillas
Funcionamiento : La carga se suministra por la parte superior a través de un conducto en zig zag que “retiene” las partículas que rebotan de las cuchillas para que no se devuelvan
por el ducto de alimentación. La carga llega a una cuchilla en forma cuadrada con las puntas dispuestas para golpear la materia prima contra las paredes internas de la cavidad de molienda girando a gran velocidad. Una vez alcanzado el tamaño de partícula deseado, un tamiz interno selecciona la materia molida y la deja pasar a un recolector en
la parte inferior de la estructura. Utilidad : Sirve para materiales agrícolas con tamaños no muy grandes (de ser muy
grandes, debe premolerse antes de agregarlo a este molino). Es ideal para granos pequeños como trigo, frijol, lenteja, etc. No es recomendable para materiales duros como el carbón, puesto que desgastaría mucho las cuchillas. Si se deja el tiempo suficiente puede llegar a realizar pulverizado. 1. 4 Molino de discos (tornillo sin fin)
Funcionamiento : La carga se suministra por un embudo amplio con tapa que conduce la
materia hasta el camino de un tornillo, que por el sentido en que gira, logra transportar toda la materia que le llega hasta un espacio entre dos discos concéntricos, que por su acción de giro muele la materia entre los espacios que quedan entre sus discos, que puede variarse dependiendo del tamaño de partículas que deseemos. El producto molido sale por la parte superior de los discos a un recolector. Este molino tiene una gran efectividad, requiere poco tiempo y genera un producto de molienda considerablemente uniforme. Utilidad: Al igual que el molino de cuchillas, este molino es especial para materiales
agrícolas pequeños o del tamaño adecuado para poder conducirlos por el cuerpo del tornillo. Hay que tener especial precaución de no reducir mucho la distancia entre los discos, puesto que si están muy cerca pueden chocarse y dañar el motor del molino. 1. 5 Molino de bolas
Funcionamiento: La carga se suministra en un frasco especial junto con unas bolas de
porcelana. El frasco se sujeta a una estructura giratoria impulsada por un motor eléctrico que le da vueltas y vueltas al frasco cargado, que por el constante levantamiento y choque entre las bolas y la materia prima cargada, se obtiene un pulverizado de la materia. Al final se detiene el molino, se sacan las bolas y se extrae el pulverizado. Utilidad: Este molino es especial para pulverizar partículas. Su carga esta condicionada al
tamaño del frasco y debe tenerse en cuenta que hay que dejar suficiente espacio dentro del frasco para que las bolas puedan moverse fácilmente y puedan caer con más fuerza sobre la materia y realizar un mejor proceso de molienda. Este es el molino que requiere más tiempo para realizar el proceso, pero es el molino que obtiene el tamaño de partículas más pequeño. Tiene la ventaja de servir para cualquier tipo de materia prima que tenga una dureza menor a las bolas de porcelana, y si la carga viene en tamaños muy grandes, es recomendable realizar una premolienda antes de pasar a este molino.
Cuando se seleccionan equipos, ¿qué factores o variables se deben de tener en cuenta para llevar a cabo la reducción del tamaño ya sea de alimento o mineral?, explique. (Referencia 2)
R// Cuando se selecciona el equipo para efectuar la molienda, como primera medida se debe tener en cuenta que cada tipo de molino posee unas especificaciones técnicas, que hace que este diseñado para productos específicos. Entre los factores se tiene los siguientes:
Dureza: algo duro exigirá un aporte grande de energía para romperlo. Además, suele ser abrasivo por lo que se utilizarán aparatos fuertes y duros que trabajen a baja velocidad. Por lo general suelen requerir de poco mantenimiento. Estructura: el cuerpo del material a moler tiene líneas de fractura, y los primeros trozos se romperán fácilmente. A partir de aquí se han de crear nuevos planos de fractura por lo que será necesario recurrir a fuerzas de impacto y en caso de partículas blandas a fuerzas de cizalla. Humedad: la presencia de agua puede facilitar o complicar la molienda. Si hay un exceso de humedad puede que el sistema se colapse y no se deslice al formarse una pasta. Cuando sea posible, se pueden utilizar duchas para que el polvo no pulule por el sitio de trabajo y para que no se introduzca en el interior de la máquina. El contenido de humedad es un factor importante; cuando es inferir a 3 o 4% (peso) no genera dificultades de interés, por el contrario ayuda a disminuir la cantidad de polvo generada; pero cuando la humedad supera el 4% algunos materiales se vuelven grumosos y se adhieren, generando atascamiento en el equipo. Cuando el porcentaje de humedad es 5% o más, en algunos equipos facilita la operación porque arrastra la alimentación hacia la zona de acción y el polvo generado hacia afuera de la misma.
Temperatura: es posible que la fuerza aplicada no rompa el alimento y éste vuelva a su forma desprendiendo energía en forma de calor. Por ello, los aparatos suelen ir refrigerados porqué no se puede permitir que los alimentos se calienten espontánea e indiscriminadamente. Los métodos de corte de los alimentos irán en función de la naturaleza del alimento.
