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La importancia del tamaño de partícula durante el proceso de peletizado

Publicado el: 9/4/2020
Autor/es: Meike Ruehler, Ingeniera de Proceso Bühler AG. Publicado por Miguel Aguilar, Gerente de ventas Alimentos Balanceados para México y Centroamérica

La selección óptima del tamaño de partícula es la manera ideal para mejorar el desempeño y la salud animal, siempre y cuando se comprendan los requerimientos de los animales y los factores que influyen en el procesamiento del alimento. Así mismo analizaremos la importancia del tamaño de las partículas en el alimento y se exploraran algunas posibilidades para modificar y controlar el tamaño de las partículas durante el procesamiento del alimento.

En lo referente al tamaño de las partículas durante la producción de alimento, el enfoque recae normalmente en la molienda, sin embargo, durante el proceso, el peletizado también tiene una influencia considerable en el tamaño de las partículas (efecto molienda) un factor que a menudo se pasa por alto.

Determinación del tamaño de las partículas en los pelets.

Determinar el tamaño de las partículas en los pelets es un desafío debido a las fuerzas que aglutinan las partículas y forman el peletizado. Por lo tanto, es difícil comparar la granulación inicial con el tamaño de la partícula del pelet. Sin embargo las granulometrías pueden compararse mediante; cribado húmedo. Los pelets y el producto inicial se disuelven en un solvente y se criban bajo condiciones húmedas. Las fracciones de cribado se secan y se pesan en una etapa posterior para su evaluación. Aunque este método no detecta las partes solubles del alimento, proporciona el mejor indicador sobre el efecto de molienda durante el peletizado.

 Fuerzas que se ejercen sobre las partículas durante el peletizado

Durante el proceso de peletizado las partículas se muelen debido a la fricción compresiva y las fuerzas cortantes (efecto de molienda).  A continuación se describen los cuatro efectos principales de las fuerzas que actúan sobre las partículas (ver Figura 1).

1. Fricción entre la pared del barreno del dado y la partícula misma (1.) así como entre diferentes partículas (2.) así mismo, partes de las partículas se desprenden y generan una abrasión en la superficie de las partículas.

2. El producto se compacta en los barrenos del dado, y las partículas particularmente frágiles se quiebran por efecto de las fuerzas compresivas (1.).

3. Acorde a la separación del rodillo, las partículas que están entre el rodillo de prensado y la superficie de trabajo del dado (3.) se ven expuestas a fricción y fuerzas cortantes.

4. Acorde al ángulo de compresión, donde el producto se alimenta en la separación del rodillo (4.). Las partículas se quiebran por efecto de las fuerzas de compresión y fricción.

Factores de influencia durante el peletizado y su efecto en el tamaño de las partículas

La granulometría del producto está determinada por varios factores, tales como la materia prima, la maquinaria y el proceso. La materia prima tiene una importancia especial en el procesamiento del alimento debido a la amplia variación en su composición y las diferencias regionales, las cuales están fuera de nuestro control, nos enfocaremos en los parámetros relacionados con la máquina y el proceso los cuales podemos determinar y regular.

En la siguiente figura se muestran en general, los principales efectos de los diferentes factores que influyen en la granulometría como; incrementar el tamaño de la partícula, la relación de compresión, la separación del rodillo, la temperatura, el tiempo de retención y el tamaño de la peletizadora en la granulación de los pelets.

Las figuras 1 a 3 de la Figura 2, muestran que el efecto de molienda aumenta cuando aumenta el tamaño de la partícula, la relación de compresión y la separación del rodillo.  Por el contrario, cuando se aumenta la temperatura, el tiempo de retención y el tamaño de la peletizadora, se reduce el efecto de molienda.


(1) Tamaño inicial de la partícula
El tamaño inicial de la partícula tiene una influencia significativa en la granulometría final después de la compactación. En general, el efecto de molienda se incrementa al incrementar el tamaño promedio de la partícula (ver la figura 2, Gráfica 1).  Las partículas más grandes se ven más afectadas por el corte y la compresión cuando se les fuerza a entrar a un barreno del dado con un diámetro constante.

(2) Relación de compresión (L/d)
La relación de compresión (L/d) es la relación del diámetro del barreno del dado y la longitud efectiva del barreno.  Al aumentar la relación de compresión, se incrementan las fuerzas compresivas y las fuerzas de fricción en el interior del barreno del dado, y más partículas (especialmente las frágiles) se quiebran bajo el efecto de estas fuerzas. 

Por lo tanto, el efecto de molienda se incrementa con una relación de compresión mayor.

(3) Separación del rodillo
La separación entre el dado y los rodillos, funciona como una elongación de la longitud activa del barreno del dado. Por lo tanto, el aumento en la separación del rodillo actúa como una relación de compresión más alta. Las partículas se pre-compactan haciéndolas pasar repetidamente por los rodillos antes de que el alimento sea forzado a entrar a los barrenos del dado. Estas fuerzas compresivas aumentan con las separaciones mayores, y se intensifica el efecto de molienda.

(4) Temperatura
La temperatura de acondicionamiento se regula agregando vapor. El vapor agregado se condensa cuando entra en contacto con la superficie fría del producto. Por lo tanto, la temperatura y la humedad están relacionadas: al aumentar la temperatura, el contenido de humedad también aumenta y es por eso que hay más humedad disponible, lo que hace a las partículas más suaves y elásticas. Además, la humedad actúa como un lubricante en el barreno del dado, reduciendo las fuerzas de fricción y, por lo tanto, la abrasión. En general, el efecto de molienda puede reducirse mediante un aumento de temperatura causado principalmente por el incremento de humedad relacionado.

(5) Tiempo de retención
Después del acondicionamiento, las partículas se mantienen a un nivel constante de temperatura y humedad durante la retención. La humedad de la superficie de las partículas se absorbe durante el tiempo de retención. Con una retención más prolongada, pueden absorber más humedad y las partículas pueden calentarse homogéneamente. Las fuerzas que actúan sobre estas partículas humectadas dan lugar a menos fracturas y una deformación más elástica, dando como resultado una reducción del efecto de molienda con un aumento del tiempo de retención.

(6) Tamaño de peletizadoras
Durante el estudio se observó que el efecto de molienda durante el peletizado disminuía a medida que aumentaba el tamaño de la peletizadora. Con un diámetro de dado mayor, la velocidad circunferencial del dado generalmente disminuye. Por lo tanto, los rodillos corren sobre las partículas menos frecuentemente y el movimiento del producto en el interior del barreno del dado, es por lo tanto, mayor por sobre-recorrido del rodillo. Además, el ángulo de alimentación cambia debido al incremento en el diámetro del dado y del rodillo, y es por esto que la admisión y la pre-compactación son más suaves.

Influencia del tamaño de la partícula en el peletizado

El tamaño inicial de la partícula tiene una influencia considerable en el proceso de peletizado y especialmente en la calidad del pelet. Durante el acondicionamiento y la compactación, se forman puentes de líquidos y sólidos en la superficie de la partícula. Las partículas gruesas son una fuente de fracturas en los pelets (Gráfica 3, figura b) porque tienen una superficie menor y por lo tanto son menos sólidas, lo que significa que se forman puentes de líquido en su superficie. El riesgo de grietas transversales aumenta a medida que aumenta el tamaño de las partículas con relación al diámetro del dado. Por el contrario, las partículas finas actúan como un pegamento y forman una estructura mejor y más apretada debido al área superficial mayor donde las partículas individuales se adhieren una a otra debido a las fuerzas de cohesión (Gráfica 3, figura a). Por lo tanto, la calidad del pelet mejora a medida que disminuye el tamaño de la partícula.

La importancia del tamaño de la partícula durante el peletizado para nutrición animal

El tamaño de las partículas debe ser preferiblemente fino para lograr una alta calidad de pelet, lo cual genera un conflicto con respecto a los requerimientos digestivos, especialmente en lo referente a alimentos para aves. Para los pollos, se requieren partículas gruesas para lograr un buen aprovechamiento de los animales. Pero estas partículas gruesas tienen menores propiedades aglutinantes y los pelets se rompen más fácilmente.

Conclusión

Como analizamos, durante el proceso de peletizado se genera de manera indirecta un efecto en la molienda, el cual deberá medirse y considerar su influencia en la calidad del pelet al igual que su aprovechamiento según la especie en cuestión. Considerando el conocimiento sobre los requerimientos fisiológicos de los animales y los efectos del procesamiento, la adaptación del tamaño de las partículas puede ser una herramienta ideal para optimizar el desempeño y la salud de los animales, así como para mejorar la producción de alimento.).

 
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