Facultad de Ciencias e Ingeniería – Ingeniería Industrial Curso: Procesos y Operaciones Unitarias
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PROCESOS Y OPERACIONES UNITARIAS – OPERACIÓN UNITARIA SECADO Y SU APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA DE HARINA DE PESCADO PROCESS AND UNIT OPERATIONS - OPERATING UNIT DRYING AND ITS APPLICATION IN INDUSTRY OF FISH MEAL Alumnos: Antonio Montalvo Ávila, Danny Lavalle Suarez, Jesús Leu Saldaña, Margot Pozo Benítez, Víctor Ignacio Távara Ma-San
RESUMEN La presente investigación trata sobre la Operación Unitaria Secado que es un proceso de transformación física de una materia prima en otro producto de características diferentes, este proceso de transformación, particularmente las operaciones unitarias tienen como objetivo modificar las condiciones de una determinada cantidad de materia para su mejor utilización a nuestros fines. La transformación se podrá realizar de distintas formas, por ejemplo, modificando la masa en su composición, mezclándola, separándola o haciéndola reaccionar químicamente, también modificando la calidad de la energía que posee, ya sea por enfriamiento, vaporización, aumento de presión o modificando sus condiciones cinéticas del cuerpo aumentando o disminuyendo su velocidad o modificando su dirección en el espacio. En este caso como inicialmente mencionamos nos referiremos a la Operación Unitaria Secado, esta operación separa el líquido que acompaña a un sólido, en otras palabras esta operación unitaria que implica transferencia simultánea de masa y energía que permite la separación de la humedad de los sólidos por una corriente de aire. Se aplica por ejemplo para la conservación de alimentos, extrayendo el agua para inhibir la proliferación de microorganismos; el porcentaje de humedad debe estar entre un rango de 65 al 70%. El secado de materias sólidas se realiza generalmente por vía térmica con ayuda de diferentes aparatos y comprende no solo la eliminación total del agua, sino también a veces la completa eliminación de restos de disolventes, clasificándose según su programación de procesamiento, ya sea por lotes o continuo utilizándose para este proceso Secadores de bandejas, Secadores indirectos al vacío con anaqueles, Secador continuo de túnel, Secadores Rotatorios, Secadores por aspersión. Palabras Clave: Operación Unitaria, Secado, Procesos, Masa. ABSTRACT This research deals with the Unitary Operation Drying is a process of physical transformation of a raw material in another product with different characteristics, this transformation process, particularly the unit operations aim to modify the conditions of a given amount of material for better use for our purposes. The transformation can be made in different ways, for example by modifying the mass in its composition, mixing, separating or by reacting chemically, also modifying the quality of energy possessed either by cooling, vaporization, pressure boosting or modifying body kinetics increasing or decreasing its speed or changing its direction in space. In this case as mentioned initially we refer to Drying Single Operation this operation separates liquid that accompanies a solid, in other words this unit operation involving simultaneous mass transfer and energy that allows the separation of the solids by moisture an air stream. It applies for example for food preservation, extracting the water to inhibit the growth of microorganisms; the moisture content should be between a range of 65 to 70%. Drying of solids is usually done thermally using different apparatus, and includes not only the complete removal of water, but also sometimes the complete elimination of solvent residues, classified by program processing, either batch or continuous process used for this tray dryers, vacuum driers with shelves indirect continuous tunnel dryer, Rotary dryers, spray dryers. Keywords: Unitary operation, drying, Processes, Mass.
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1. INTRODUCCIÓN Este estudio es parte del curso de Procesos y Operaciones Unitarias los cuales se clasifican en Operaciones de separación Física (Operaciones Unitarias), son métodos de tratamiento donde predominan la acción de las fuerzas físicas como por ejemplo la Filtración, Destilación, Centrifugación, Trituración, Secado, Extracción, Disolución, Cristalización, Decantación, Evaporación, etc. y Procesos Químico (Procesos Unitarios), son métodos donde se aplican procesos químicos los cuales producen ciertas reacciones químicas como por ejemplo, Oxidación, Combustión, Fermentación, Saponificación, Sulfhidración, Hidrogenación, Precipitación, Electrolisis, Polimerización, Disolución, etc. La presente investigación tratara de la Operación Unitaria SECADO, el cual comprende la operación de separar líquido que acompaña a un sólido de manera controlada el contenido de humedad por medio de un agente que transporta el calor y además acarrea el vapor de agua generado.
secarse por medios térmicos, es preciso conseguir un secado mecánico suficiente. Esto se consigue por prensado, filtrado o centrifugado, esta previa deshidratación facilita un secado completo.
Puesto que cada sustancia está dotada de propiedades especificas determinadas, las condiciones de secado son también muy diversas. La forma y textura del material, eventualmente también la velocidad de corriente del aire seco y su temperatura, son factores que influyen en la velocidad de secado [1].
2. CONTENIDO En esta investigación se mostrara los fundamentos del secado, la clasificación y equipos de secadores, el tratamiento que deben tener los sólidos en los secadores, como es transferido el calor en los secadores, tipos de secado. 2.1 Fundamentos del Secado Los procesos de secado varían según se trate de materia prima sólida, líquida o gaseosa. El secado de materias sólidas se realiza generalmente por vía térmica con ayuda de diferentes aparatos y comprende no solo la eliminación total del agua, sino también a veces la completa eliminación de restos de disolventes. También se secan los líquidos, esto se hace normalmente por medios químicos, por ejemplo, por sodio (descomposición del agua), óxido de calcio (se combina con el agua) e igualmente con pentóxico de fosforo y otros medios deshidratante. El secado de los gases es un proceso importante y frecuente en la industria química. El gas que hay que secar se reduce a través de un líquido apropiado que retiene la humedad contenida en el mismo o se hace pasar sobre materias secantes solidas que absorben la humedad. Para esto último se emplea por ejemplo el gel de sílice. También por enfriamiento del gas se puede eliminar el agua que contiene. Dependiendo como se encuentre el líquido en el material a secar, el proceso de secado puede realizarse fácilmente o presentar muchas dificultades. Antes de que una materia sólida pueda
2.2 Clasificación de Secadores Una amplia variedad de diseños de secadores se han construido, con el objetivo de crear un eficiente sistema de secado. Para poder encontrar una clasificación adecuada de los secadores, primero es necesario definir como son suministrados los requisitos térmicos y los secadores con los que se cuentan actualmente. En primer lugar, el calor se debe transferir al material húmedo, para promover la operación de secado. El calor puede ser aplicado por uno o más de los siguientes métodos: Convección donde el calor es transmitido indirectamente por contacto del material mojado y una superficie caliente. Conducción, donde el calor es transmitido indirectamente por contacto del material mojado y una superficie caliente. Radiación, donde el calor se transmite directamente y sólo de un cuerpo caliente al material mojado, por radiación de calor. Los secadores industriales, se encuentran ubicados en dos categorías principales, secadores de convección y secadores de conducción. Estos secadores tomarán forma de secadores tipo lote o secadores continuos. En el siguiente diagrama mostramos los diferentes tipos de secadores que existen [2].
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material se calienta a través de una pared. Podemos ver en ambos casos como se transfiere calor por radiación, convección y conducción, por esta razón podemos afirmar que el secado sea solamente por radiación. El secado de solidos requiere de un conocimiento cuantitativo de los factores que afectan tanto al movimiento del líquido como el vapor bajo ciertas condiciones térmicas dadas. Estos datos son necesarios para poder describir la estructura interna del sólido lo cual servirá para calcular las velocidades de las fases para la separación de aceites, líquidos y sólidos [3].
Secador Discontinuo por Lote Operan con un tamaño específico de alimentación para ciclos de tiempo dados. Requieren de mano de obra.
Secador Continuo Operación continúa, sin interrupciones en tanto se suministre la alimentación húmeda.
2.3 Tratamiento de los Sólidos en los Secadores Este tratamiento del secado de solidos depende del mecanismo predominante que puede ser por transferencia de calor al sólido por convección, conducción o radiación. En el proceso real el mecanismo predominante es la convección, utilizada en secadores directos donde el material es secado por contacto directo con una corriente de gas caliente (aire) que pasa a través o sobre él, por el contrario la conducción en secadores indirectos en los cuales el
Secador de sólidos
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Transferencia Directa o por Convección Los secaderos directos transfieren el calor por contacto del producto con un gas calentado, normalmente aire caliente. La mezcla de gas y vapor obtenida se puede someter a un lavado y filtrado en el caso de que el producto contenga partículas sólidas perjudiciales en suspensión para el ser humano y el medio ambiente. Además, es a menudo ventajoso combinar la molienda con el secado directo en una sola unidad. Esto hace ahorrar espacio y reduce el tamaño de las partículas alimentadas al secador, con lo que se optimizan la transferencia de calor y la evaporación [4].
Los secaderos de secado directo no son convenientes para todos los materiales. En particular, los secaderos indirectos son más convenientes para materiales polvorientos y finos. Transferencia por Radiación Se aporta energía al material a través de ondas electromagnéticas: infrarrojos o microondas. No está muy extendido su uso a nivel industrial para biomasa, pero sí para aplicaciones donde tiene gran importancia la calidad del producto. Entre sus ventajas están que el secado es más rápido, el calentamiento es más uniforme, es más eficiente energéticamente y existe un mejor control del proceso [4].
Transferencia Indirecta o por Conducción Los secaderos indirectos transfieren calor al producto mediante el contacto con una superficie calentada por aire, vapor o un líquido térmico. Pueden utilizarse camisas (intercambiadores) para aportar el calor. El fluido, después de evaporar el agua del producto, pasa por un condensador para separar las sustancias evaporadas y se vuelve a calentar para utilizarse de nuevo. Se realiza así un circuito cerrado. Las únicas emisiones a la atmósfera son la de los gases procedentes de los focos de emisión de calor que se emplean en el intercambiador. Es un proceso de mayor eficacia medioambiental indicado para productos con sustancias volátiles de alta toxicidad [4]. Se genera calor dentro del sólido ya sea por radiación, infrarrojo o aplicación de un campo eléctrico de alta frecuencia.
Secado con Circulación Transversal
En la clasificación de secaderos, se debe observar que el medio de transferencia de calor es también el medio de secado para los secaderos de secado directo, pero no para los secaderos de secado indirecto. Los secaderos de secado directo son generalmente más eficientes. La excepción viene cuando no se pone aire en un secadero de secado indirecto y la humedad es venteada del secadero como vapor o recuperada para servir las necesidades de calentamiento.
Este equipo es conveniente para operar materiales termosensibles y delicados, pero su elevado rendimiento permite que se le dé una aplicación muy general, también puede convertirse en un secador continuo de bandejas preformadas, esto implicara agregar un mecanismo para el manejo y descarga de las bandejas, para muchos este sistema es poco funcional, esto es discutible dado que con innovación se puede mejorar este sistema logrando reducir costes y perdidas, por ejemplo disponiendo las bandejas de forma vertical, de manera que el aire sea soplado a través de una pila de bandejas en serie.
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2.4 Tipos de Secadores En este caso estamos considerando un reducido número de secadores de los muchos tipos comerciales existentes. El primer grupo comprende secaderos para sólidos granulares o rígidos y pastas semisólidas; el segundo grupo a secaderos que pueden aceptar alimentaciones líquidas o suspensiones. Las condiciones operativas de estos equipos han sido normalizados en gran medida por el uso de una velocidad de circulación del aire de 1.25 m/s (1,350 g/s m2) a través de un lecho de 12 a 50 mm de espesor compuesto por el material preformado de 3 y 10 mm de diámetro, la salida de aire del calefactor esta graduada a 150 °C, también aumentando la velocidad del aire aumentamos la velocidad del secado [4]. Secado por Congelación Es un proceso lento por lotes utilizado en la industria farmacéutica y bioquímica para extraer producto seco de una solución acuosa. Normalmente, se coloca el producto en pequeños frascos en los estantes de una cámara de vacío, que primero se congela y después se evacúa. Después, los estantes se calientan muy lentamente hasta evaporar el líquido, mientras que la cámara se evacúa continuamente mediante un condensador en frío. Este proceso requiere un equipo muy sofisticado y es especialmente adecuado para grandes cantidades de libros y documentos muy mojados, así como para el papel recubierto. Los libros y documentos a ser secados se colocan en una cámara de congelación al vacío. Logrado el vacío, se introduce frío y las colecciones, que se secan a temperaturas inferiores a 0 oC, permaneciendo congeladas. De este modo se lleva a cabo el proceso físico conocido como sublimación: los cristales de hielo se evaporan sin pasar por el estado líquido. En consecuencia, no ocurrirá hinchamiento adicional o una distorsión física.
Diagrama sencillo de cámara de vacío para secado por congelación. A. Cámara, B. Condensador refrigerado, C. unidades de refrigeración (cámara y condensador), D. Bomba al vacío.
Secadores para Sólidos y Pastas Estos secadores se clasifican en dos tipos dependiendo de las características del material que valla a secarse. Secaderos para Materiales No Agitables Secador de Bandejas En la figura se observa un esquema de un secadero de bandejas, el cual consiste en una cámara donde se encuentran en dos columnas de soporte los bastidores señalados por la letra H, estos contienen en su interior bandejas de secado las cuales son cargadas con el sólido húmedo, y por estas bandejas se hace circular aire por medio de un ventilador (C) el cual pasa por los calentadores de aire (E).
Secador de bandejas
Secador de Tamices Transportadores El material se ha de secar transportándolo lentamente sobre un tamiz metálico que se mueve a través de una larga cámara o túnel de secado donde se le hace circular aire. El gráfico a continuación nos muestra 3 diferentes configuraciones para el secador de tamices transportadores, a) vemos que este tiene un flujo de aire transversal el cual nos da una transferencia con flujo cruzado, b) en este caso el flujo de aire entra en la parte de abajo casi entrando a contra flujo pero antes este es calentado por condensadores de vapor.
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Secador de tamiz transportador con circulación transversal
Secador para Materiales Agitables Secador de Torre Un secador de torre contiene una serie de bandejas puestas una encima de la otra en un eje central que gira, la alimentación de gas se hace por encima de las bandejas descendiendo el gas y pasando a través de cada bandeja, donde estas bandejas están interconectadas unas con otras y el producto va pasando de la bandeja superior a la inferior, descargando el producto en el fondo. En el gráfico se muestra un turbosecador el cual está formado por una torre con recirculación interna de gas caliente. Las turbinas (ventiladores) en el centro hacen pasar el gas a través de las bandejas hacia la parte de los calefactores que se encuentran los extremos.
Turbosecador
Secador Rotatorio Los secaderos rotatorios consisten en una carcasa en forma de cilindro, la cual gira ligeramente inclinada hacia la salida. Al hacer el movimiento giratorio, en su interior provoca una lluvia o cortina del producto que se pone en contacto directo con el gas caliente o con tubos que llevan diferentes tipos de gases calientes en su interior cediendo su poder calorífico al solido provocando así el cambio de fase de líquido en su interior.
Secador rotatorio con aire caliente: A, carcasa del secador; B, rodillo para el soporte de la carcasa; C, engranaje; D, campana de descarga de aire; F, conducto de alimentación; G, pestañas elevadoras; H, descarga de productos; J, calentador de aire.
Secador de Lecho Fluidizado Estos secadores son de flujo de gas continuo y pasa a través de una membrana que no permite que lo solidos pasen, este medio está diseñado para una transferencia de calor rápida. La figura nos muestra el esquema de un secadero de lecho fluidizado con sus respectivas corrientes y el limpiador de gas o recolector de polvo.
Secador de tamiz transportador con circulación transversal
Secador Flash En un secador flash se transporta un sólido húmedo en forma de polvo durante pocos segundos en una corriente de gas caliente. El diagrama siguiente nos muestra el esquema de un secadero del tipo flash, en este tipo de secaderos la transferencia de calor es muy rápida y no se necesita mucha energía para quitarle la humedad al sólido basta con unos pocos segundos de contacto.
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Secaderos de película delgada En estos secadores la mayor parte del líquido se separa de la alimentación, y el sólido parcialmente húmedo se descarga en el fondo. La eficiencia térmica de los secadero de película delgada es elevada y se produce una escasa pérdida de solidos ya que poco o nada del gas arrastra a los sólidos. Son útiles para separar y recuperar disolventes de productos sólidos.
Secador de flash con desintegrador: A, mezclador-transportador de palas; B, horno calentador con gas-oil; C, molino de martillo; D, separador de ciclón; E, soplante de venteo; F, alimentador; G, divisor y temporizador del flujo de sólidos.
Secaderos de pulverización En este tipo de secaderos encontramos dos fases una continua y una dispersa, donde la dispersa es la solución o suspensión que es pulverizada formando una cortina de niebla de gotas muy finas. La humedad en el sólido es rápidamente evaporada, dejando como producto residual un sólido seco, las corrientes continua y dispersa pueden ser colocadas en diferentes configuraciones (contracorriente, paralelas o combinadas).
Secador de pulverización con flujo paralelo
Secador de película delgada
Secaderos de tambor Un secadero de tambor consiste en uno o más rodillos metálicos calentados, en cuya superficie exterior se evapora hasta sequedad una delgada capa de líquido. El sólido seco es retirado de los rodillos a medida que estos giran lentamente. En la figura siguiente se representa un secadero de tambor típico, que es una unidad de doble tambor con alimentación central. El líquido de alimentación queda confinado en la parte superior de los dos rodillos y limitado por placas estacionarias.
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3. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA DE
3.1 Secado
HARINA DE PESCADO La harina de pescado es un polvo fino obtenido del cocinado, prensado, secado y molido de la materia prima (pescado). Es una fuente de alimentación, con un alto contenido de proteínas y rica en vitaminas y minerales, que es usado como ingrediente en la elaboración de alimentos balanceados para la avicultura, la acuicultura, la ganadería y animales de compañía. El contenido de energía de la harina de pescado es notablemente mayor que muchas otras proteínas animales o vegetales, eso se debe a que mantiene de 65 a 80% del producto en forma de proteínas y grasa digerible de esta manera proporciona una fuente concentrada de proteínas de alta calidad y una grasa rica en ácidos grasos Omega-3, DHA y EPA indispensable para el rápido crecimiento de los animales [5]. Los pasos principales del proceso de producción de Harina de Pescado son la cocción para la coagulación de la proteína liberando de este modo el agua y el aceite ligados, separación por prensado del producto coagulad produciendo una fase sólida (Torta de Prensa), una fase líquida (Licor de Prensa) conteniendo agua y el resto de los sólidos (aceite, proteína disuelta o suspendida, vitaminas y minerales). La parte principal de los lodos en el Licor de Prensa es removida por centrifugación en un Decanter y el aceite es subsecuentemente extraído por centrifugación. El Agua de Cola es concentrada en un evaporador multiefecto y el Concentrado es mezclado vigorosamente con la Torta de Prensa, la cual es luego deshidratada usualmente en un sedado. El material seco es molido y almacenado en bolsas o a granel. El aceite es almacenado en tanques [6].
Nos abocaremos ahora a esta operación por ser nuestro tema de estudio del cual diremos que es una operación imprescindible en la industria de obtención de harina de pescado y consume alrededor del 40% de la energía calórica utilizada en el proceso de producción. Este alto consumo de calor se requiere para la evaporación del agua contenida en la torta alimentada al circuito de secado y reducir la humedad final hasta 8 a 10% en peso. Para este efecto se utiliza el secado en serie en dos etapas, con el fin de reciclar las proteínas solubles que se recuperan de la corriente líquida que se obtiene luego de las operaciones de prensado del pescado cocido y de recuperación de los sólidos insolubles finos por centrifugación.
En esta industria se puede utilizar el secado directo en ambas etapas (implica fundamentalmente mecanismo de convección para transferencia de calor), el secado indirecto en ambas etapas (mecanismo de conducción) o una combinación secado directo-indirecto para presecado y secado, respectivamente. Para el primer tipo son usuales el secador rotatorio de gases de combustión atemperados o el de aire caliente; para el segundo caso los secadores rotatorios de discos y de tubos con uso de vapor de agua para calefacción de las superficies de transferencia de calor. La conveniencia de conocer la cantidad de agua evaporada en cada etapa de secado, así como las masas de las correspondientes corrientes de entrada y salida de material de cada secador, permite efectuar luego un balance de energía y además disponer de información básica para el ingeniero de operación y de diseño, para contrastar la eficiencia de esta operación. El balance de materia basado exclusivamente en las humedades de las corrientes de sólidos húmedos del circuito de secado genera un conjunto de ecuaciones que permiten determinar la masa de agua evaporada en cada etapa de secado, las masas de las corrientes de materiales de entrada y salida de cada secador, y las masas de las corrientes laterales de concentrado
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de solubles adicionadas en las líneas antes de su ingreso a cada secador [7].
En conclusión esta operación es fundamental en la calidad de los productos que se obtienen y consiste en deshidratar las tortas de prensa, separadoras y solubles concentrados, unidos y homogenizados previamente. La principal razón para secar esta torta es reducir la humedad del material no acuoso a niveles en que el agua remanente no permita el crecimiento de microorganismos. Este nivel debe también ser lo suficientemente bajo para detener las reacciones químicas que pueden tener lugar degradando el producto. Por otra parte, dado que el agua acompaña a los elementos nutrientes, la deshidratación es un proceso peligroso, ya que puede llevarse a niveles en que destruye dichos elementos nutricionales. Para separar el agua y las tortas de pescado, las fuerzas que interaccionan de las moléculas de agua de sustrato no acuosos y las otras moléculas de agua deben ser superadas. Se ha establecido que para efectuar el secado deben ocurrir las siguientes situaciones: Proveer de energía para superar las fuerzas moleculares. Retirar el vapor de agua generado [8]. Secado a vapor El objetivo del secado es reducir la humedad a niveles que no permita el crecimiento de microorganismos. La operación de secado se realiza en dos etapas, la primera es el secado a vapor y la segunda el secado con aire caliente. A la línea de la torta de prensa se le agrega concentrado y los sólidos recuperados de la separadora y tricanter, los cuales conforman la torta integral de humedad promedio de 55%.; a esta mezcla se le adiciona aproximadamente 100 ppm de antioxidante (Etoxiquina) para evitar la oxidación de las grasas. Esta torta integral pasa a reducirse en partículas pequeñas en un molino húmedo de martillos marca “ENERCOM”, con la finalidad de obtener un eficiente secado.
Los secadores a vapor son cuatro, que trabajan en paralelo, de marca “ENERCOM”, tipo rotatubo con capacidad de 20 ton/h de pescado ó 4000 Kg/h de agua evaporada; el agua evaporada generada los secadores se conoce como vahos, los cuales son enviados y aprovechados en la planta evaporadora para concentrar el agua de cola. El secado es indirecto y por transferencia de calor tipo conductivo, por lo cual es necesario tiempos prolongados de residencia (45 minutos) de la torta en el equipo a fin de lograr porcentajes de humedad en el rango 20-25 %. Estos secadores trabajan a una presión máxima de vapor de ingreso de 90 psi y temperatura de salida del material (scrap) de 75 – 95°C. Con estas condiciones de operación se asegura una mínima degradación proteica, y se evita la oxidación de lípidos y la formación de mollerosina, logrando un mayor porcentaje de proteínas digeribles. Secado con aire caliente La segunda etapa de secado es con aire caliente que se realiza por transferencia de calor tipo convectivo. Este calor es proporcionado por secador de aire caliente tipo gas-gas Modelo 500 Gas Gas, Marca Enercom, el aire es calentado en un intercambiador de calor que se compone de cuatro bancos de haz de tubos con 341 c/u El aire de secado es introducido al intercambiador de calor a temperatura ambiente por un ventilador centrifugo, para su proceso de calentamiento de acuerdo a los requerimientos de la carga del secador. Los gases calientes, provenientes de la cámara de combustión, fluyen horizontalmente a través del túnel y por la parte exterior de los bancos de tubos, mientras que el aire de secado circula verticalmente a través de los tubos, a lo largo de los cuatro pases y las dos cámaras de inversión en el fondo y la cima, hasta alcanzar la boca de descarga y su posterior ingreso al secador. El flujo de gases calientes a través del intercambiador es impulsado por un ventilador centrífugo y direccionado adecuadamente por la compuerta de recirculación. Un dámper de emergencia ubicado entre el generador de gases calientes y el intercambiador de calor, evacua los gases calientes a la atmósfera a través de la chimenea principal La pérdida de húmeda del scrap se realizara por transmisión de calor por convección desde el aire caliente hacia el scrap y por transferencia de masa del agua evaporada del scrap hacia el flujo aire caliente. El tiempo de residencia del material a secar es de aproximadamente 10 minutos obteniéndose un scrap con una humedad de 7 a 8,5%. El secador de aire caliente cuenta en la salida con un exhaustor, que sirve para ayudar a extraer el aire del secador; este aire contiene cierta cantidad de finos de harina y pasa por dos ciclones de recuperación; los finos recuperados son transportados por un tornillo
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helicoidal y mezclados con la carga de salida del secador de aire caliente para luego pasar por el enfriador. 3.2 Balance de Masa Un balance de masa identifica la cantidad de sustancias que entra y sale de una planta, proceso o pieza de equipo. Las emisiones pueden ser calculadas como la diferencia entre las entradas y salidas de cada sustancia listada. Balance Simple Aplicado para la estimación de SO2 en instalaciones de combustión cuando se conoce la cantidad de azufre y de los coeficientes de retención en cenizas. Balance Completo.- Determinación de todos los flujos de entradas y salidas de los distintos elementos químicos aunque es extremadamente complejo y por ello de aplicación prácticamente inusual. Cálculos de Ingeniería Un cálculo de ingeniería es un método de estimación basado en propiedades físicas/químicas (por ejemplo: presión de vapor) de las sustancias y su relación matemáticas (por ejemplo; ecuación ideal de los gases). Uso de Factores de Emisión Un factor de emisión es una herramienta que puede ser usada para estimar las emisiones al ambiente. En general, los factores de emisión vienen caracterizados por un conjunto de argumentos (p. ej., en el caso de una caldera de combustión, por su potencia térmica, la técnica de alimentación del combustible, las características del combustible, etc.) [10].
4. ONTROL CALIDAD
Y
GARANTIA
DE
El objetivo del control de calidad es asegurar que la harina y el aceite de pescado no estén contaminados, tengan un alto valor nutricional conforme a su naturaleza, y produzcan los resultados deseados. La calidad del producto abarca los aspectos físicos como la frescura y aspecto, y las características organolépticas además de la calidad nutricional. Algunos de los factores del control de calidad tomados en consideración durante el procesamiento de harina y aceite de pescado son: Frescura de la materia prima: Esto es importante en su efecto sobre la calidad de la proteína en el producto final; es importante para minimizar el tiempo entre la captura del pescado y el procesamiento, además de su conservación al almacenarlo en hielo/agua refrigerada con el fin de evitar el deterioro. El deterioro produce aminas
biogénicas tales como la histamina y cadaverina, que son indicadoras del deterioro. Temperatura de exposición durante el procesamiento: el control del procesamiento en la fábrica es necesario para la elaboración de harina de pescado de alta calidad. La cocción suave (a 90C o menos) y el secado (a 90C o menos) incrementan el valor nutricional – especialmente la digestibilidad y durante este proceso muchas bacterias perjudiciales en los pescados son destruidas. Estabilidad de la grasa: Hay una alta proporción de ácidos grasos poliinsaturados en la grasa de la harina de pescado – omega-3 de cadena larga, especialmente EPA y DHA. Estos son susceptibles a la oxidación (ranciedad). Por lo tanto, el uso de un antioxidante como la etoxiquina es recomendable para las especies aceitosas, especialmente en climas calurosos. Higiene: Toda la manipulación de los pescados en los buques, las bandas transportadoras, los pozos etc. debe ser bajo estándares de buena higiene con el fin de minimizar el deterioro y mejorar la calidad del producto. Es recomendable mantener separadas las áreas húmedas y secas de la fábrica y reducir a un mínimo el transporte de personal y equipo de una sección a otra. Se deben tomar precauciones especialmente contra la contaminación con salmonella pero otros contaminantes como Vibrium Cholerae y Shigella pueden ocurrir. Por lo tanto se debe evitar de todas maneras posibles la contaminación con excrementos de pájaros durante el almacenamiento o la presencia de otros animales o insectos en el local y es necesaria la implementación de un programa de limpieza adecuado. Trazabilidad: La harina y el aceite de pescado deben ser trazables desde el usuario (mezclador de alimentos balanceados) al productor incluyendo el transporte y almacenaje. Seguridad: La harina y el aceite de pescado deben ser seguros, cumpliendo con todos los requisitos legislativos para contaminantes, pureza, libres de organismos patógenos y micotoxinas, libres de toxinas naturales etc. Pureza: Harina y aceite de pescado debe ser producido en fábricas dedicadas únicamente a la manipulación de pescados u otros animales acuáticos como los crustáceos o moluscos y ningún otro animal como mamíferos o aves. Se dispone de pruebas meticulosas para asegurar que no ocurra ninguna contaminación a lo largo de la cadena de manipulación. La seguridad de los alimentos balanceados es esencial tanto para el bienestar de los animales como para la salud humana donde los animales de cría son la fuente de muchos productos para consumo humano. Por lo tanto, la seguridad del alimento balanceado y de la cadena alimentaria debe ser el objetivo principal de la industria.
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5. CONCLUSIONES La harina de pescado es un buen sustrato, rico en proteínas la misma que por su naturaleza (de origen animal) tiende a deteriorarse muy fácilmente con ciertos microorganismos como los mesófilos, clostridium, e. coli, pseudomonas, shiguella y salmonella. Algunos ácidos orgánicos (antifúngicidas y bacteriológicos) son usados como preservantes de materias primas como, ácido fólico, ácido prociónido, ácido cítrico y ácido fumárico. En el proceso de producción de harina de pescado el secado es una operación la cual consiste en transferir energía (calor) lo cual eliminara parcial o totalmente, por evaporación y aire caliente, el agua o humedad de la torta, sin que esta pierda su calidad, así como evitar el crecimiento microbiano ni se produzcan reacciones químicas que puedan deteriorar el producto. Para realizar esta operación existen dos métodos, los cuales son, por evaporación y por vaporización, el primero ocurre cuando la presión de vapor de la humedad en la superficie del sólido iguala a la presión parcial del gas en el aire. El segundo, por vaporización, el secado es llevado por convección, haciendo pasar aire caliente sobre el sólido húmedo. Por lo tanto y expuesto concluimos que la operación de secado es una etapa importante en el proceso de producción de harina de pescado por que influye en la calidad final del producto y su conservación.
Agradecimientos Debo expresar mi gratitud al equipo de investigadores del presente paper por sus excelentes aportes a la presente investigación. 6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] HOPP VOLLRATH. (2005). Fundamentos de Tecnología Química para Formación Profesional. Barcelona – Bogotá – Buenos Aires – Caracas - México: Editorial REVERTÉ S.A. [2] MAZARIEGOS BARAJAS, DIEGO. (2006). Secado de Arroz con Cáscara en un lecho fluidizado al vacío, empleando vapor sobrecalentado. Puebla - México: Universidad de las Américas Puebla. Sta. Catarina Mártir. [3] NONHEBEL, G (2002). El Secado de Sólidos en la Industria Química. Barcelona – Bogotá – Buenos Aires – Caracas – México – Río de Janeiro: Editorial REVERTÉ S.A. [4] AGRO WASTE – CENTRO TECNOLÓGICO NACIONAL DE LA CONSERVA Y ALIMENTACIÓN. (2005). Secado Térmico. Unión Europea: http://www.agrowaste.eu/. [5] SUSÁ GOMEZ, JOAN MANUEL. (2011). Tesis - Aplicación de Sinérgica de Agentes
Orgánicos en la Inhibición y Reducción de Cargas Microbianas para Harina de Pescado para Exportación. Guayaquil - Ecuador: Escuela Superior Politécnica del Litoral. [6] NAVARRETE, OSWALDO. (2011). Proceso de la Harina de Pescado. Lima - Perú: Web Tecnológica Pesquera y Agro Industrial. www.oneproceso.webcindario.com [7] VERA GUERRA, RICARDO. (2013). Balance de Materia en Secado de Doble Etapa con Adición de corrientes Laterales del Fluido. Perú: Monografías.com. www.monografias.com [8] BERRÚ CHIRA, FRANK YULIOR. Línea de Producción de Harina y Aceite de Pescado de la Planta Pesquera Harinera Hayduck - Paita. Callao - Perú: Universidad del Callao. [9] MINISTERIO DEL AMBIENTE. (2011). Guía sectorial para el Suministro de Información al Registro de Emisiones y Transferencias de Contaminantes – Harina de Pescado. Lima - Perú: Ministerio del Ambiente. [10] THE MARINE INGREDIENTS ORGANISATION - IFFO. (2012). Control y Garantia de Calidad. Organismo Internacional: IFFO. www.iffo.net/es
