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Modificación del tamaño de partícula durante el proceso de Producción de Alimentos Balanceados.

Publicado el: 21/7/2020
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Actualmente es común escuchar el término “granulometría”, “tamaño de partícula”, “fineza del producto”, etc. en plantas de producción de alimentos balanceados. Dichos términos están ligados con diversos factores que nos ayudarán a mejorar el rendimiento y optimizar el alimento que los animales de granja consumen. En este artículo discutiremos sobre diversos temas referentes a la forma de reducir las materias primas mediante el proceso de molienda con diversos equipos y como impactan los parámetros de ajuste en la obtención de tamaños de partícula diferentes para cada tipo de aplicación.

Molienda – La influencia del equipo y su configuración en la distribución y el tamaño de partícula.

La mayor parte de las materias primas utilizadas para la producción de Alimento Balanceado, deben de ser molidas. Este proceso en primer lugar mejora el rendimiento del animal, y en segundo lugar, se produce una mejora durante proceso de producción de alimento balanceado, especialmente en la calidad del mezclado y la calidad del pellet. La molienda es el punto clave ya que ofrece numerosas posibilidades de modificación y optimización de la materia prima utilizada en la fabricación de alimento para animales.

Características del tamaño de partícula y la influencia por el tipo de Equipo de Molienda.

Los 2 principales parámetros que definen el tamaño de la partícula molida son: distribución del tamaño de partícula y el valor D50.

La distribución del tamaño de partícula define la proporción de las partículas en un tamaño de muestra específico.

La figura 1, Gráfica de distribución de partícula y D50, muestra lo siguiente:

  • Referente al valor D50; el acumulado (líneas continuas, suma de todas las proporciones) y la curva de distribución por densidad (líneas punteadas, proporciones únicas). El valor D50 es el tamaño medio de esta distribución de partícula, esto significa que el 50% de las partículas son más finas y el 50% más gruesas que D50. (Ver figura 1, marcada con una línea roja). Como se puede ver en la figura 1, los materiales molidos con el mismo valor D50 pueden tener distribuciones de partícula diferentes. Esto demuestra la importancia de los valores para la caracterización del tamaño de partícula.
 
  • Referente a la comparación entre equipos de molienda; el acumulado (línea continua) y densidad (línea de puntos) de la distribución de partícula de granos de maíz en comparación entre un molino de martillos (azul) y un molino de rodillos (verde). El valor D50 está remarcado con una línea roja. Para ambas muestras tenemos el mismo valor D50 pero diferente distribución de tamaño de partícula.
 
  • Por último; también muestra el impacto de diferentes tipos de molinos en la distribución del tamaño de partícula. La distribución más estrecha se puede lograr con un molino de rodillos, mientras que un molino de martillos produce distribuciones de tamaño de partículas más amplias, y por lo tanto, mayores cantidades de partículas gruesas y finas. Otro factor que está influenciado por el tipo de Molino es la forma de la partícula. En los molinos de rodillos, el producto es molido por fuerzas de corte, por lo tanto las figuras son más alargadas. En el molino de martillos, el producto es molido por la presión del impacto entre martillos y cribas lo que produce formas de partículas más circulares.

Factores de Influencia en los Molinos de Martillos.

En las plantas de alimentos balanceados los molinos de martillos son el equipo comúnmente más utilizado, ya que son estables ante altas capacidades de producción, de fácil operación y adecuados para casi todos los productos.

Diversas posibilidades que influencian la distribución del tamaño de partícula pueden ser encontradas en una sola máquina. Los factores pueden ser divididos en varios tipos: equipo, proceso y materia prima. La siguiente discusión se centra en el equipo y los parámetros relacionados con el proceso.

1. Martillos.

En el Molino de martillos, los martillos constituyen un elemento esencial en la molienda ya que las partículas son producidas por la velocidad de rotación de los martillos cuando golpean el grano entre las cribas convirtiéndolo en partículas. El factor más influyente es el número de martillos, la probabilidad de que las partículas puedan ser golpeadas incrementa cuando se incrementa el número de martillos, finalizando en la obtención de una granulometría más fina. Otro parámetro es la longitud de los martillos lo cual determina el ángulo al cual las partículas serán enviadas al golpear el martillo contra el grano. Este ángulo puede cambiar al modificar la longitud del martillo. Por ejemplo, martillos cortos con alta distancia contra la criba ocasionarán que las partículas reboten verticalmente hacia la criba, las partículas pueden pasar a través de la criba directamente si el tamaño de la partícula lo permite.

Con el incremento de la longitud del martillo al instante cambia la distancia entre la criba y el martillo (ver Figura 2), con esto el ángulo de impacto de las partículas en las cribas se vuelve más plano por lo cual las partículas rebotan en las cribas y permanecen más tiempo en la cámara de molienda donde son trituradas durante repetidas ocasiones hasta que es triturado.

Figura 2; Desviación de las partículas en los martillos y en la cribas.

  • Martillos cortos desvían las partículas directamente en un ángulo recto en el cual pasan a través de la cribas, ver Figura 2 (a).
  • Cuanto más largo sea el martillo más plano será el ángulo de impacto evitando que el producto salga de la cámara de molienda y sea triturado durante más tiempo, ver Figura 2 (b y c).

2. Cribas.

La granulometría puede ser influenciada por el tamaño de la perforación de la criba y el área abierta. El tamaño del orificio, define el tamaño de la partícula que puede pasar a través de la criba por ejemplo; la molienda comienza a ser más gruesa a medida que el tamaño de la perforación aumenta.

Con una amplia área abierta las partículas pueden salir más rápidamente ya que la posibilidad de ser golpeada en una división de los barrenos es menor. El tiempo de retención de las partículas dentro de la cámara de molienda dependerá del nivel de desgaste de las cribas. El tener cribas desgastadas produce en los orificios de la criba bordes redondeados lo que ocasiona que las partículas sean regresadas a la cámara de molienda, ocasionando que se produzca una molienda más fina pero con una distribución de partícula más amplia.

3. Las placas de impacto y la desaceleración en la cámara de molienda.

El principio en el molino de martillos es crear una diferencia de velocidad entre la rotación de los martillos y la caída de las partículas dentro de la cámara de molienda. Las placas de impacto y la cámara de molienda pueden ayudar a incrementar la diferencia, al reducir la velocidad de las partículas redirigiéndolas al rotor para ser molidas. De esta manera las partículas son golpeadas un mayor número de veces hasta ser triturada. La cámara de molienda también causa condiciones turbulentas que interrumpen el movimiento circular del producto entre el rotor y los martillos. Esto previene la producción de finos con relación a la longitud de los martillos. Las partículas se mantienen dentro de la cámara de molienda por casi el mismo tiempo y resultan en molienda fina con una distribución de partícula más estable.

4. Velocidad de la punta del martillo.

Realizando el ajuste de la velocidad en el variador de frecuencia, la distribución del tamaño de partícula puede variar sin ninguna intervención mecánica. Con el incremento de la velocidad del rotor del molino, y al mismo tiempo se incrementa la velocidad de rotación del martillo, la molienda comienza a ser más fina y la distribución de partícula comienza a ser más amplia. De cualquier forma, el proceso de molienda comienza a ser más flexible con el variador de frecuencia y la molienda puede ser ajustada en un periodo corto de tiempo.

5. Aspiración.

La aspiración en los molinos de martillos puede significar una alta influencia en la capacidad y en la distribución del tamaño de partícula. Con el incremento del flujo de aire en la aspiración, las partículas pueden ser succionadas a través de las cribas sin necesidad de ser molidas. Por lo tanto las partículas son desalojadas de la cámara de molienda más rápidamente, resultando en menor cantidad de partículas finas y una distribución de partícula más estrecha. La aspiración (regulación del volumen de aire) y la velocidad del martillo son factores que pueden ser ajustados en cualquier momento durante la producción.

Factores que influyen en los molinos de rodillos.

A diferencia de los molinos de martillos, los molinos de rodillos son limitados en términos de la variedad de materias primas o productos que pueden ser procesados; productos fibrosos y productos gruesos son difícilmente molidos con este equipo, además el proceso es mucho menos flexible.

El tamaño de partícula puede ser influenciado por el número y tipo de estriado en los rodillos además de la apertura entre ambos rodillos. El número y tipo de estriado en los rodillos es pre-configurado durante la selección del molino de rodillos originalmente adquirido y no puede ser cambiada fácilmente.

Al realizar el ajuste de la apertura o gap de los rodillos, la molienda del producto puede ser modificada mientras la distribución de las partículas permanece estable. Por lo tanto la cantidad de finos y partículas gruesas en el valor D50 no puede ser modificado.

Influencia de la molienda por etapas sobre la distribución del tamaño de partícula.

La Molienda por etapas es la combinación de cribado de producto y molienda. El producto es cribado después de molerse y solamente las partículas gruesas son seleccionadas para ser direccionadas al molino para ser trituradas nuevamente. Diferentes equipos de molienda como molinos de martillos y molinos de rodillos pueden ser combinados en este tipo de procesos. Antes de cada etapa de molienda, el producto es cribado y solamente los gruesos continúan al siguiente molino hasta que las partículas tengan el tamaño deseado. Este método reduce la producción de finos y únicamente las partículas gruesas son molidas además de que la distribución del tamaño de partícula comienza a ser estrecha.

Conclusiones

Dados todos los factores discutidos durante este artículo, es posible generar diversas influencias en el tamaño de partícula y la distribución de partícula durante la molienda con los equipos existentes actualmente en el mercado. Sin embargo, aun cuando la configuración de los parámetros es constante, el proceso puede variar debido a los cambios que presentan la materia prima, el nivel de desgaste de los martillos y las cribas. Detectar estas variables de manera temprana y detectar cualquier desviación es esencial para obtener el tamaño y distribución de partícula deseada. Nuevas tecnologías en tema de sensores están disponibles actualmente para ayudar a los fabricantes de alimentos balanceados en el análisis de la distribución del tamaño de partícula al instante, generando inmediatamente las modificaciones pertinentes para responder a las desviaciones en caso de presentarse.

 

 
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