Molienda De Arroz

Laboratorio Experimental Multidisciplinario II

REDUCCIÓN DE TAMAÑO

“INFORME FINAL: ELABORACIÓN DE HARINA DE ARROZ”

Grupo: 2501

Periodo 2012 – II

Fecha de entrega: 16 de Mayo de 2012

RESUMEN

El arroz es un grano de forma ovoide y aplanadacompuesto en su mayoría por almidón, que tiene como dimensiones promedio 1.76 mm de espesor y 6.56 mm de largo.

La reducción de tamaño del grano de arroz se efectúa por la acción de las fuerzas de impacto y cizalla ejercidas por los elementos molientes de cada equipo.

Por lo que el objetivo del presente trabajo fue establecer las condiciones óptimas para llevar a cabo la molienda de éstos granos y así nos permitiera tener un menor consumo de energía de los molinos para obtener una máxima eficiencia, por medio de la relación de variables (molino de martillos fijos o móviles, velocidades de alimentación, abertura de criba) y asíelaborar una harina de arroz que cumpliera con las especificaciones de la N.O.M-147-SSA1-1996 ó que fuera similar a la harina comercial marca “Tres estrellas”.

La experimentación se llevó a cabo en base a un diseño experimental, el cual fue un diseño factorial 23.. Se utilizaron tres factores los cuales fueron: la fuerza que imparten los 2 molinos (cizalla e impacto), velocidad de alimentación (alta y baja) y abertura de criba (1.0 y 2.0 mm); con dos niveles cada uno: molino de martillos fijos y molino de martillos móviles, haciendo un triplicado de cada corrida, para finalmente obtener un total de 24.

Durante la reducción de tamaño fue necesario la determinación de: El tamaño inicial de los granos de arroz (L1), el sauter medio que representa el tamaño final de la harina obtenida (L2) auxiliandose del análisis granulométrico, el tiempo de residencia y potencia (P), para posteriormente calcular la energía consumida por cada equipo (E), el rendimiento de las diferentes harinas con ayuda de la construcción de los gráficos acumulativos e interpolando y el índice de trabajo (Wi) basado en la Ley de Bond que tiene como finalidad ver cuánta potencia se requiere para moler una tonelada en una hora.

INTRODUCCION

Basándonos en la industria alimentaria, existen alimentos sólidos que presentan dimensiones demasiado grandes para su uso, la reducción del tamaño de los sólidos se lleva a cabo para poder separar diversos ingredientes, y primordialmente para obtener el tamaño adeacuado del solido alimenticio para su uso o como producto.

La producción de harinas se fundamenta con la molienda la cual es subdivisión de forma mecanica de partículas grandes en partículas más pequeñas, estableciendo condiciones para una molienda con el menor gasto de energía, con un determinado tamaño de partícula.

Nuestro enfoque fue la experimentación para la elaboración de una harina de arroz que cumpla con la N.O.M-147-SSA1-1996, y para la solución de nuestro problema, se elaboró una hipótesis y la construcción de un cuadro metodológico el cual contiene actividades preelimiinares, un objetivo general, dos objetivos particulares y variables, los resultados obtenidos de forma experimental y de ecuaciones, se estructuraron en tablas y graficas para una mejor interpretación, con un diseño de experimentos factorial 2k, con tres factores: tipo de molino, abertura de criba y velocidad de alimentación; con dos niveles cada uno: molino de martillos móviles y molino de martillos fijos, criba de abertura de 1 mm y criba de abertura de 2 mm, velocidad de alimentación baja y velocidad de alimentación alta.

El diseño experimental finalmente quedó como un diseño 23 obteniendo asi 24 corridas a experimentar en total, realizándole a cada una un tamizado para la obtención de resultados indispensables para el análisis y asi tener fundamentos para la aceptación o rechazo de nuestra hipótesis y la solución a nuestro problema.

MATERIALES Y MÉTODOS

*ACTIVIDADES PRELIMINARES:

DETERMINACIÓN DEL TAMAÑO INICIAL DE LOS GRANOS DE ARROZ

*Vernier

*200 granos de arroz

Con el vernier se midió tanto el largo como el espesor de cada grano, para posteriormente obtener una media:

Se obtuvo un espesor: 1.81 mm y largo: 6.56 mm

ELABORACIÓN DE DOSIFICADORES

*Cilinndro de carton y acetato

*Alfileres

*Botellas

Se construyeron tres dosificadores a fin de que ayudaran a controlar la velocidad de alimentación de los molinos. Primeramente se elaboró uno que igualara las velocidades de alimentación de ambos molinos y posteriormente dos dosificadores más que controlaran tanto la velocidad alta como baja.

Dosificador que iguala las vel de ambos molinos: 75.75 g/s aprox

Dosificador de velocidad máxima: 14 g/s aprox.

Dosificador de velocidad mínima: 29 g/s aprox.

MEDICION DE AMPERAJE DE AMBOS MOLINOS SIN MATERIA PRIMA

*Multímetro

Se midió el amperaje de los molinos fijos y móviles sin materia prima colocando el gancho del multímetro en uno de los cables de corriente de los equipos: elementos fijos: 6.8 A y para el de elementos móviles: 1.6-1.7 A

*MÉTODOS DE EVALUACIÓN:

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE RESIDENCIA

*Cronómetro

El tiempo de residencia se calculó tomando el tiempo que se tardó en moler el 80% de la alimentacion (Aprox. 144 g)auxiliandose con una balanza a la salida de cada molino. En total cada equipo se alimentó con 180 g por cada corrida.

CALCULO DEL CONSUMO DE POTENCIA

*Multimetro

Se determinó el consumo de potencia a partir de las intensidades de corriente durante la molienda mediante el multímetro.

La intensidad se determinó a partir del comportamiento gráfico desde el inicio de la alimentación hasta el término de la molienda, pero solo tomando en cuenta los valores donde se obtuvo una intensidad constante y de alli se obuvo una media:

La potencia se calculó a partir de la fórmula :

P=V*I

Donde:

P=Potencia (Watts)

V= Voltaje de corriente eléctrica (Volts)

I= Media de la intensidad de corriente tomada del gráfico anterior (Amperes)

DETERMINACIÓN DEL GASTO DE ENERGÍA:

Una vez obtenida la Potencia en (W) y el tiempo de residencia de la harina, se aplicará la siguiente fórmula:

E= P*Tr

E=gasto de energía (W*h)

P= Potencia (watts)

Tr= Tiempo de residencia (h)

DETERMINACIÓN DE LA EFICIENCIA (faltan cálculos)

Una vez calculadas las energías de los molinos con y sin producto, se aplica la fórmula siguiente:

Donde:

η Eficiencia (%)

EmmpEnergía consumida por el molino con materia prima (kW)

Ems Energía consumida por el molino solo (kW)

TAMIZADO Y ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE LA HARINA DE ARROZ COMERCIAL “TRES ESTRELLAS” Y HARINA EXPERIMENTAL

*Rotap

*Serie Tyler no rigurosa de tamices (Mallas: 10, 20,35,65,150 y 270)

*Balanza granataria.

Se muestrearon 100 g de las harinas, para posteriormente tamizarlas en el Rotap durante un tiempo de 10 min. Posteriormente se les realizó un análisis granulométrico (Ver tabla 1) para poder determinar el sauter medio (L2) y construir los gráficos diferenciales y acumulativos (rendimiento).

No. Malla Masa retenida Sin producto (g) Con producto (g) Abertura de la malla que pasa (in) Abertura de la malla que retiene (in) Dpi (in) Xi Fracción Total Retenida (FTR) Fracción Total Pasada (FTP) ΣXi/Dpi

Tabla 1. Tabla representativa de un análisis granulométrico

Para calcular el sauter medio se aplica la fórmula:

Donde:

∑▒Xi/Dpi=

Cabe mencionar que el cálculo del sauter medio es para determinar el diámetro promedio del producto obtenido, éste dato nos servirá para posteriormente calcular los índices de trabajo.

Una vez obtenidos los datos de la tabla 1 se realizaron las graficos diferenciales (permiten saber la tendencia de las partículas del producto ya sea hacia finos o gruesos), y los gráficos acumulativos (permiten determinar el rendimiento de las harinas):

DETERMINACIÓN DE RENDIMIENTO

Del gráfico acumulativo, se toma del eje las “x” (Abertura de la malla que retiene) el valor de la abertura 0.0071 in que corresponde al tamiz No. 80 de la serie Tyler que es el que nos indica la NOM; de allí se debe intersectar con la curva e interpolar con el eje de las “y” (fracciones totales).

El valor obtenido de las fracciones, se multiplica por 100 para obtener el porcentaje, y ese será el rendimiento obtenido de la harina como se observa en el gráfico siguiente:

DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE TRABAJO

Se determinara el índice de trabajo (éste indica cuánta potencia se requiere para moler una tonelada de arroz en una hora) a partirde la ley de Bond:

Wi=P/(T*1.46*(1/√L2-1/√L1)Wi= Hp/((ton/min)(1/√pie-1/√pie)1.46 (〖√pie min〗⁡Hp/(Kwh)))=1/(ton/(Kwh))=

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