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@" Nombre: Frida Kara Agar Islas Aguirre.
Teléfono: 674-12-76 ,
Matrícula: 61337626.
Clave: 23. 2. 109. 67
Jcarrera: Ingeniería de los ~iimentos.
Trimestre 66-P
21 horas a la semana.
Lugar: Departamento de AlimentOS , División Ingeniería Facultad de Química. Universidad Nacional Autónoma de México.
Fecha de inicio: 1 de Julio de 1987.
1 Fecha de terminación : i i de Abril ae 19%
J'TUtQr. M. en C. Eclmundo Brit0 De La Fuente. Coordicador Académico del Departamento de Alimentos Facultad de Quimica. U. N. A. n; Profesor de tiempo parcial adscrito a1 Depar de Procesos e Hiclráulica. C. B. I . U.A.M. - I.
A. J
REVENTADO DE AWARANTO EN COLUWNA DE LECHO FLU Proyecto :
\ \ I /
amento
DI ZADO
!
I H T R O D U C C I O H
E l n i v e l n u t r i c i o n a l de l a población, es uno de los
resultados directos, quizá e l más grave , de las condiciones de
desarrol lo de un pais ; mientras que la amenaza del hambre debida
a causas naturales parece menos grave hoy en d a , gracias a la
habilidad del hombre para producir y d is t r ibuir alimentos con mayor
rap idez , algunos autores (1,2) , reconocen que e l problema de la
desnutrición o subnutr ic ión Sigue estando presente sobre todo
en la clase popular debido a la enorme diferencia que existe en la
d is t r ibuc ión de l ingreso , además del acelerado incremento de
la tasa demográfica y de la agr icultura cada vez más orientada
a los mercados con gran capacidad económica, no solo nacionales
sino del extranjero.
Aún cuando se hacen enormes esfuerzos a t rav&s de COStOSaS
investigaciones para incrementar e l contenido pro te ín i co de los
llamados Qranos Básicos , o de incorporar a los alimentos de
consumo popular , biotecnologia microbiana que permita e levar el
va lor nutr ic ional de los alimentos , existen grandes di f icultades
para lograrlo, de hecno el juego económico es uno de los factores
que han impedido erradicar el hambre.
A t ravés de la h is tor ia , e l hombre ha ut i l i zado cerca de t res
m i l especies de plantas como alimento, aunque con e l cor re r de
los años, disminuyó notablemente t a l número hasta l l egar a
cu l t i va r solamente un poco más de t r e in ta de manera intensiva y
solo aquel las que son cot izadas comercialmente. Lo an t e r i o r
Signi f ica que la mayoría de las plantas comestibles en e l mundo,
son ignoradas desde e l punto de v is ta comercial y nutricional, y
para una minoría de los dedicados a su estudio, representan una
I
cur ios idad c i en t í f i c a , o b i en son consideradas como "alimento
para pobres" e incluso se l imi ta su consumo por razones
g e o p o l í t i c a s (3).
En t a l s i tuac ión se encuentra e l amaranto ( Amarantus
cruentus , & hypochondriacus y & candatus ). Para mesoamérica
hace quinientos años, e ra tan importante como e l f r i j o l y e l
maíz. E l Codigo Mendocino, in forma que en el Imperio de
Tenochtitlan se consumian grandes cantidades de amaranto que junto
con los alimentos antes mencionados y la chía fueron la base de
la al imentación de los ant iguos mexicanos. León Po r t i l l a (41,
t raduciendo la información de d icho Código, calcula que solo
por concepto de t r i bu to en Tenochtitlan se entregaban más de
cuat ro m i l toneladas anuales a l Imperio. Otros autores (5)
menclonan que durante e l reinado de Moctezuma, circulaban alrededor
de ve inte m i l toneladas a l año de amaranto. S in embargo, como
resultado de la conquista se p roh ib i ó su cul t ivo , ya que no
t e n i a i m p o r t a n c i a económica p a r a los conqu i s tadores ,
provocándose de ésta forma una notable disminución en su
consumo.
En años r e c i en t es , Sánchez Marroqu ín (6), in formó que
en México se cu l t i v an únicamente t resc i entas hectáreas de
amaranto con dos especies prevalescientes: & cruentus y &
hypochondriacus. Con una producción de semilla por hectárea de
alrededor de 1000 Kg , la cual se encuentra d is t r ibuida en los
estados de Puebla, Morelos, Oaxaca y México.
De diez años a ia fecha se ha observado un resurgimiento del
amaranto OFientadO hacia el consumo humano, aunque básicamente se
2
usa reventado y mezclado con mieles de azúcar o de abeja para
e l a b o r a r las t rad ic iona les **alegrías**.
S in embargo, la ut i l ización del amaranto actualmente presenta
graves de f ic ienc ias tecnológicas a superar:
- La l imp ieza del g rano despues de l a cosecha es
problemática, ya que su forma lent icular con diámetros de
1.0 a 1.5 mm y un peso de 0.6 a 1.0 g/ 1,000 semillas hace
que la el iminación de impurezas sea muy d i f i c i l (11).
Uno de los métodos mas usados es provocar su paso a
t ravés de una ser i e de cribas, o t ra forma es hacerlo pasar
de un rec ip iente a o t ro manualmente, y esperar que este
“vente0 ‘I natural las arrastre . Ninguno de estos sistemas
t a l como se conocen, pueden ser capaces de alcanzar
producciones a nive l industrial .
- El proceso de reventado de la semilla en forma actual es
básicamente e l mismo de hace quin ientos años, e l cual
consiste en esparcir la Sobre planchas de barro calientes, y
aunque su a l to valor nutricional es ampliamente reconocido,
también e x i s t e e l concenso de que los t r a tamien tos
térmicos severos (como el descr i to ) lo reducen, ya que
dañan la LiSina (aminoacido escencial) p r tesente en e l
grano en gran cantidad (5, 6, 7 , 8, 9).
- No se t i ene no t i c ia de algún t ratamiento en forma de
Proceso Continuo que permita a dicho grano ser limpiado o
reventado por lo que es poco probable que por los métodos
conocidos pudiera producirse suf ic iente amaranto procesado
para sat is facer una demanda a nivel industrial.
E l presente poyecto u t i l i z a un sistema d i f e r e n t e para su
l impieza y reventado, e l cual podr ía s e r implementado a n i v e l
industr ia l y satisfacer una demanda a gran escala, ya que en forma
de har ina t i ene reconocidas propiedades de pani f i cac ión (6, 101,
ello permi t i r í a e levar el va l o r nut r i c iona l de la d i e t a de la
P O b 1 a c i ó n .
La t é cn i ca de f lu id i zac ión gas-sólido , fue u t i l i z ada en
forma indust r ia l inicialmente en e l proceso de Winkler para la
gas i f i cac ión del carbón a pr inc ip i os de los años t r e in tas ,
pero por va r i as razones e l proceso no tuvo amplia di fusión, y no
f u e sino hasta e l i n i c i o de la Segunda Guerra Mundial, cuando un
grupo de compañias e l cual incluía a la “Standard oi l ” , I’M. W.
Kellog“, “Shell“ Y “Universa l O i l Products”, las que, en un
esfuerzo destjnado a explotar en forma primaria ia manufactura de
l a gasolina po r e l método de Ruptura ca ta l í t i ca , descubier to
por e l Ingeniero francés Eugene Houdry, desarrollaron un proceso
de f lu id i zac i ón de sól idos pero s in u t i l i z a r los resctores de
Base F i ja del diseño or ig inal . Este nuevo proceso ha serv ido de
base Para todas las investigaciones posteriores en este campo.
La Ruptura Catalft ica Fluidizada, es un proceso que tuvo un
Cx i t o espec tacu lar como innovac ión de ingen ie r ía , inc lus ive
hoy en d í a es una de las piedras angulares en ia técnica de la
re f inac ión del petróleo. Siguiendo t a l ejemplo, se pusieron en
operación comercial un gran número de procesos u t i l i zando la
f l u i d i z a c i ón de sól idos. Y aunque algunos t i v i e r o n éx i to ,
o t ros no cumplieron totalmente los requis i tos de su diseño; ello
v ino a ac larar que éste es un proceso que no puede ser aplicado
indlscriminadamente con todos los materiales, ya que ex is ten
Y
caracter ís t icas como pueden ser : l a química de las reacciones,
las propiedades de los sólidos o los patrones de comportamiento
en e l contacto gas-s6iiao; las que provocaron f a l l a s en algunas
plantas y éste método adqu i r ió fama de s e r poco conf iable .
E l lecho f lu id i zado es solo uno de los muchos métodos
empleados en la industr ia para provocar reacciones, pero t iene un
g r an número de v en ta j as sobre o t r o s r eac to r es , l as más
importantes son:
- Las part ículas sólidas estan en constante movimiento por
lo que forman una mezcla homogénea y a i mismo tiempo se
puede e v i t a r las manchas por quemaduras.
- La temperatura en el in te r io r del recipiente es uniforme, por
lo cual su control es sumamente sencillo.
- La super f ic ie de contacto es muy alta, logranaose de ésta
forma una gran transferencia de calor.
- EI período de permanencia es corto.
- Debido a que la mezcla gas-sóiido se comporta como f luido,
es muy fác i l transladaria a ot ro recipiente.
- ES muy económico t an t o en su operac ión como en
mantenimiento y consumo energético.
Como principales desventajas presenta:
- Desgaste de las capas in t e rnas como resul tado de la
f r i c c i ó n de las pa t í cu las sól idas.
- Pérd ida de las par t i cu ias muy f i n a s a t r a v é s de las
uniones.
- Lograr la implementación a n ive l industr ia l a p a r t i r de un
modelo de laboratorio.
A pesar de estos problemas, los reactores de Lecho Fluidizado
son ampliamente u t i l i zados en l a indus t r i a y ex i s ten muchos
ejemplos de ello .
CARACTERISTICAS QEEERALES DE LA FLUIDIZACIOH GAS-SOLIDO
L a f i u i d i z a c i ó n ga s s ó i i a o , es bá s i c amen t e l a
disminución de la cohesión e n t r e las par t í cu las dent ro de un
rec ip iente mediante la inyección de un gas a una velocidad ta l
que permita el l ibre movimiento del sólido.
P a r a l og ra r l o , es necesar io t e n e r a lgunas conaic iones
e s p e c í f i c a s :
i. EI rec ip iente debe tener una salida l ibre , s in obstáculos
que pudieran aumentar la presión del gas conforme
aumentara la velociaaa o volumen del f lu j o de éste.
2. EI gas debe pasar fácilmente a t ravés de una malla que
impida e l re torno del sólido si no ex i s t i e ra f l u j o de gas
o é s t e f u e r a mínimo.
3. Las p a r t í c u l a s por s u tamaño, densidad, porosidad,
uniformidad, humedad, etc., in f luyen directamente sobre la
Velocidad Mínima de F lu id izac ión (Vmf)la cual es e l
f l u j o indispensable que entra a l rec ip iente y permite que
e l sólido se comporte como f lu ido .
O B J E T I V O S
A) Objetivo general.
Diseñar, cons t ru i r y operar un reventador de semillas de
amaranto ( Amarantus nypochondriacus ) que opere de manera continua
basado en la opcracion de f luidización.
B) Objetivos
1. Establ
parcia les.
cer la composición de
basura y semilla.
as muestras en términos de
2 . Dete rminac i ón de l a s cond i c i ones h i d r o d i n á m i c a s
(tamaño de las part ículas, velocidad y gasto del a i r e ,
ca ida ae pres ión, d i áme t ro de la columna) pa ra
e s tab l e ce r la ve loc idad Minima de Fluidización y l a
Velocidad Terminal de Fluidización.
3. Determinación de las Temperaturas de Reventado.
4. Construcción y operación ce la columna de f lu id izac ión.
5. Establecimiento de las condiciones del Proceso Continuo.
HATERIAL Y HETODOS
Para determinar la composición de las muestras de amaranto
t a l como l lega del campo, se usó e l método de c las i f i cac ión
granulométrica. Se hace pasar una cantidad conocida de muestra
por tamices "Tyler" número 14, 18, 20, 35, BO, y 100 para obtener
el diámetro medio de las par t í cu ias y la f racc ión de peso
retenida en los tamices. Las muestras fueron tomadas totalmente a l
azar de bodegas del Estado de Morelos, M ~ X ~ C O .
La densidad aparente de las muestras se determinó siguiendo
el método que a cont inuac ión se descr ibe . Se pesaron
d i ferentes muestras de amaranto, necesarios para a f o r a r probetas
de 100, 25 y 10 ml., después, las mismas probetas iueron llevadas
a volumen con petróleo. E l volumen necesar io para e l segundo
a f o ro f u e medido con buretas de 25 ml. Para calcular la densidad
aparente, se restó a l volumen tota l del aforo, e l volumen ver t ido
por la bureta, obteniendose as í e l volumen aparente. Con el peso
conocido del amaranto del primer a f o ro y el volumen aparente, se
obtiene la densidad aparente.
En la determinación de las condiciones hidrodlnámicas se
construyeron y operaron columnas de f l u id i zac i ón de d i s t in tos
diámetros, las cuales son descr i tas a continuación.
E l equipo de f lu id i zac i ón esquematizado en l a f i g u r a 1.
consta de una compresora capaz de proporcionar presiones en e l
raneo de 3 a 5 Kg/cm. E l a i r e comprimido pasa por un f i l t r o (B),
donde se extrae Parcialmente la humedad. E l f lu jo de aire, que es
alimentado a las columnas de f lu id i zac ión (I), es regulado por
medio de una vá lvula (DI. EL equipo cuenta con placas de
o r i f i c i o (E) de 1.32 cm. y 2.52 cm. de diámetro, donde es posible
medir la ca ida de presión. La medición de ia presión se
e fectuó acoplando a l equipo un micromanómetro e lectrónico con
capacidad para detectar presiones en e l rango de O a 100 mm de
H O. Ademas, se contó con manómetros de carátula para medir
mayores caldas de presión. se emplearon dos columnas de v i d r i o
r e f r a c t a r i o de diámetros internos 2.5 y 5 cm. y longitudes de 82
y 86 cm. respectivamente. En ia parte in f e r io r de cada columna se
l o ca l i z a u n p l a t o d i s t r i bu i do r de t e f l ón con per forac iones
circulares, cuyo objeto es proporcionar un pat rón de f l u j o de
a i r e adecuado en e i i n t e r i o r de ia columna. Además, se
a c ond i c i ona ron mal las me tá l i cas p o r encima de l p l a t o
dlstrubuidor,para e v i t a r que las partículas pequeñas cayeran a
la base aei equipo.
2
, EI reventador por f luidización se muestra en la f i g u r a 2.
consta de un motor de 2 HP, que por medio de dos poleas y una banda
hace g i r a r a l turbo venti lador. El f lu jo de a i r e es regulado por
un abanico adaptado al ventilador. Continua un quemador de gas LP
t i p o canon que cuenta con los s iguientes elementos: Para la
producción y contro l de flama una bu j ía y una bobina, que
produce un arco ei6ctrico que junto con la chispa de la buj ía
produce a i r e caliente. El quemador cuenta además con un control
de flama ac t i vado por una fotocelda. Adiclonalmente hay dos
termopares conectados a un regulador de temperatura que permite
f i j a r y controlar l a temperatura del a i r e cal iente. Se t i ene
instalado un manómetro que indica y regula la entrada de gas al
quemador. Sigue un plato distr ibuidor en la base de la columna de
9
v i d r i o r e f r a c t a r i o de diámetro i n t e r n o de 10 cm. ,en la p a r t e
s u p e r i o r e s t a un codo con una tolva de alimentación y un tubo de
salida. La presión del a i r e d e n t r o de la columna s e midió con
un rnanómetro d i f e r e n c i a l , la velocidad del a i r e con un anemmtro
d ig i ta l , el gasto de a i r e f u e medido indirectamente .
En la d e t e r n i n a c i ó n de las t e m p e r a t u r a s de reventado en la
columna a n t e s mencionada, teniendo ya establec idas las Velocidades
minima y t e r m i n a l d e f i u i d i z a c i ó n , s e tomaron m u e s t r a s con
pesos conocidos de amaranto limpio. Este amaranto previamente f u e
procesado en e l mismo f l u i d i z a d o r pero con a i r e f r i o , para s u
limpieza. Y a establecida la t e m p e r a t u r a deseada en los controles y
con el v e n t i l a d o r funcionando, el amaranto s e va dosi f icando por
medio de la t o l v a de al imentación a la columna. Cada muestra s e
c las i f ica g r a n u l o m é t r i c a m e n t e con e l o b j e t o d e c o n o c e r e l
p o r c e n t a j e de reventado c o n t r a e l no reventado.
Y a e s t a b l e c i d a s las condic iones de o p e r a c i ó n con h u a s de
la columna de f l u i d i z a c i ó n , s e cambió por otra columna de a c e r o
inoxidable grado a l imentic io , y se evaluaron velocidad, g a s t o , y
caiaa d e p r e s i ó n d e n t r o a e e l l a . EI d i i m e t r o i n t e r n o s e
conservó i g u a l a 10 cm.
10
RESULTADOS Y DISCUSIOH.
Las densidades aparentes promedio de Semilla cruda y basura 3 3 3 3
fueron : 1.345 x 10 Kg/m y 0.9i8 x 10 Kg/m respestivamente.
Esta di ferencia de densidades observada en los componentes de la
semilla proveniente de1 campo, sugiere que la limpieza de la misma
u t i l i z ando la operac ión de f l u i d i z a c i ó n es f a c t i b l e . La
densidad aparente promedio de semillas reventadas f u e de 0.3053 x
10 Kg/m . Este último valor es 77% mas pequeño que e l de la
semilla cruda, lo que permite asegurar una separación e f ic iente
entre semilla cruda y reventada dentro de1 lecho.
3 3
La determinación del volumen y la es f e r i c idad , t an to de
semil la c ruda como r e v en t ada , p e r m i t i ó e l cá l cu l o del
d iámetro medio de las part ículas, todo esto a p a r t i r de los
da tos obten idos en el aná l i s i s granulométr ico. La Semilla
cruda presentó una e s f e r i c i dad de 0.9925, esto es, casi una
geometría e s f é r i c a pe r f e c ta (es fera 1.0000). Para la semilla
reventada el valor f u e de 0.6183. Los diámetros medios para las
semillas crudas y reventadas fueron de 1.0648 x 10 y 1.3389 x 10 - -3
3 m respectivamente. E l amaranto t r a e consigo una amplia variedad
de basura, esto es, de diámetros, formas, pesos, y tamaños
distintos. En promedio el 20% de l a muestra esta constituida por
basura, f i guras 3 a '7. Es importante hacer notar que el porcentaje
de basura contenido en el amaranto es propio de las condiciones de
cosecha Y manejo. En base a los resultados obtenidos, la limpieza
por tamizado no es del todo ef iciente, existe una pequeña parte
de cascaril la que t iene el mismo diámetro que la semilla, aunque
no poseen el mismo peso y forma.
11
Cuando un gas pasa hacia a r r i ba a t ravés de un lecho de
pa r t i cu i a s só l idas , es común encontar s i tuaciones generales
de comportamiento de las pa r t í cu las , dependiendo de l a s
condiciones como: la velocidad del gas, la geometría del lecho y
l a geometr ia y c a r a c t e r í s t i c a s de l a s pa r t í cu l a s sól idas.
Las situaciones mencionadas anteriormente, se reconocen a t ravés
de las var iab les ca ída de presión en el lecho de sól idos y
velocidad del gas, t a l como se muestra en la f i gura 8. A bajas
velocidades del gas, e l peso del mismo por en t r e los espacios
l ib res de los sólidos causa una caida de presión re lat ivamente
baja. Las part ículas sólidas permanecen s in ser per turbadas y
el gas pasa por ent re las mismas. Este comportamiento de sólidos
es conocido como lecho f i j o o empacado. Las par t í cu las no se
mueven en tanto que la cauda de presión sea menor que el peso por
unidad de á r ea del lecho de sóiidos.
si la velocidad del gas aumenta, consecuentemente aumenta e l
movimiento ent re las partículas, llegando a un punto t a l que la
caiaa de presión es igual a l peso por unidad de área del lecho,
suspendiendose las mismas, a esto se le conoce como f luidización
de l lecho de sól idos. En e l estado de f l u i d i z a c in , los
const i tuyentes del lecho son l i b r es para moverse en todas
d i recc iones en movimientos a l azar. EI sistema gas-sólido se
comporta ahora como un l iquido, esto s i gn i f i c a que el sistema
toma la forma de su contenedor y tiene la habilidad de f l u i r como
líquido. A mayores velocidades de gas, e l lecho forma una fase
u i iu iaa d e sól idos suspendidos en el gas, s i tuac ión que es
conocida como t ranspor t e neumático ( l lJ2).
12
Un c r i t e r i o i m p o r t a n t e a c o n s i d e r a r para la s e p a r a c i ó n
empleando s is temas de lecho f luidizado, e s el relacionado con las
d i f e r e n c i a s d e v e l o c i d a d mínima d e f l u i d i z a c i 6 n d e los
componentes a s e p a r a r . La velocidad minima es aquel la a la cual
la caida de p r e s i ó n s e vuelve c o n s t a n t e , y la t e r m i n a l es
aquel la con la que s e i n i c i a e i t r a n s p o r t e neumático.
L o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s en e l e q u i p 0 de f i u i d i z a c i ó n ,
f i g u r a s 1 y 2 , d e s c r i t o s a n t e r i o r m e n t e , para Semilla c r u d a y
r e v e n t a d a e s t a n resumidos en la tabla 1.
Las f i g u r a s 9, io y ii m u e s t r a n l o s r e s u l t a d o s d e
f i u i d i z a c i ó n en f u n c i ó n d e la r e l a c i ó n de a l t u r a o l o n g i t u d
del lecho L, y el diámetro de la columna D (13).
Se puede a p r e c i a r en las f i g u r a s a n t e r i o r m e n t e citadas que no
e x i s t e i n f l u e n c i a de la carga o a l t u r a del lecho, e n e l r a n g o
probado (L/D = i ; L/D s . 0 ) s o b r e la velocidad de f l u i d i z a c i ó n ,
t a n t o mínima como t e r m i n a l .
AI c o n s i d e r a r las c a r a c e t r i s t i c a s de la semilla r e v e n t a d a s e
puede d e c i r que, ya que su eSferiCidad es menor a uno, e x i s t e
d i f e r e n c i a e n t r e s u velocidad mínima de f l u i d i z a c i ó n y la de ia
semilla c r u d a , a t r i b u i b l e a la d i f e r e n c i a de d e n s i d a d e s e n t r e
ambas. La velocidad mínima de la b a s u r a no s e d e t e r m i n ó ,
debido a s u conformación heterogenea y s u d i f i c i l manejo. S i n
embargo la separación de la b a s u r a puede l o g r a r s e con e f l c i e n c i a s
mayores al 90% . EI diámetro de la columna e j e r c e u n e f e c t o conocido como
"efecto de pared" , e i c u á l provoca i n c r e m e n t a r ia pérdida de
pres ión d e b i d a a la mayor f r i c c i ó n de las p a r t í c u l a s con la
P a r e d de1 c o n t e n e d o r . P o r lo t a n t o s e o b t u v i e r o n menores
velocidades de f luidización en la columna de 10 cm. de diámetro
tanto para la semilla cruda como para la reventada.
La separac ión de sól idos es un fenómeno complejo de
analizar por las di ferentes variables que afectan al mecanismo de
trensporte neumático. Sin embargo, para e l Sistema de Semilla
cruda-basura, se empleo la ecuación propuesta por Weibult,Ciross
et al.(l4) para el secado de sólidos en lecho f luidizado, en un
intento por predecir el Proceso de separación o limpieza de la
semilla cruda. Esta ecuación esta def inida por: 13
C(t)/Co 5 exp (-(t/O) 1
donde: C(t)/Co es la f racc ión de sólidos en e l lecho a un
tiempo t,determlnado
O y b son parámetros que resultan de un ajuste
matemático de datos experimentales.
En la f i g u r a 12 Se muestra la relación entre la f racc ión
ae sólidos en e l lecho ( r e f e r i d o a basura) y e l tiempo. Las
l ineas continuas representan la ecuación de Weibult para cada
condición experimental. Se puede observar que a medida que
aumenta el f l u j o de a i r e , se incrementa la velocidad de
separación, Basta l lagar a valores cercanos a los de la velocidad
de a r r a s t r e o velocidad terminal de la semilla. A velocidades
cercanas a la terminal, esto es 2.25 mlseg., es posible eliminar ei
90% de la basura.
En el Proceso de reventado ocurre algo peculiar. A l entrar la
semilla limpia al lecho f luidizado con a i r e caliente y pasados unos
cuantos Segundos de residencia dent ro del mismo, ia semilla
r e v i en t a cambiando su densidad aparente y , por l o tanto su
ve loc idad de f l u i d i z a c i ón . ~1 aumentar l a ve loc idad de
f iu id i zac ión debido a l gran cambio de densidad, la semilla
reventada adquiere una velocidad mayor a la velocidad terminal por
lo que sale de la columna.
Los resultados obtenidos en e l reventador-f luidizador en Cuanto
a la e f i c ienc ia de reventado a d i ferentes temperaturas se presenta
en la f i gura 13. La temperatura óptima f u é la de 145 C, con un
81.5% de reventado, el tiempo promedio de residencia dentro del
lecho es de 5 a 8 segundos. A menores temperaturas e l porcentaje
de reventado disminuye siendo mayor e l t iempo de res idencla,
s imi lar comportamiento se observa a temperaturas mayores, además
se que ex i s t e un a l t o número de granos "tronados", esto es,
parcialmente reventados y quemados (tostado).
O
Debido a la d i ferenc ia que existe ent re el diámetro medio de
la semilla cruda y reventada es posible reprocesar la que no esta
aún abierta, ut i l i zando la temperatura con mayor ef iciencia.
se debe considerar que e l método de reventado tradic ional se
manejan temperaturas mayores de 200 C, y que estos tratamientos
térmicos severos a f ec tan las carac te r i s t i cas nutr ic ionales del
amaranto,mismas ca rac t e r í s t i cas que dist inguen a este grano
debido a su a l t o contenido en l i s ina (aminoacido esencial),
también es sabido que estas a l tas temperaturas es uno de los
f a c t o r e s que f a v o r e c en e l d e t e r i o r o de los ácidos grasos
produciendo rancidez. Este último punto es tema de actuales
investigaciones sobre el amaranto.
O
En este trabajo, no f u e necesar io procesar a l amaranto a O
temperaturas cercanas a los 200 C.
15
Las velocidades mínimas son muy cercanas considerando los
diámetros de columna de 5 y 10.0 cm., para la semilla s in
r e v en t a r 0.49 y 0.47 m/s y terminales de 1.93 Y 1.80 m/s
respectivamente. Para las reventadas es 0.36 y 0.30 m/s en la
minima y la terminal 1.05 y 0.98 m/s. Estos datos se encuantran
en la tabla i,
Para las condiciones de continuidad se f i j o una velocidad del
a i r e , l i ge ramente a r r i b a de la minima de f lu id izac ión, se
alimentó una cant idad conocida de Semillas l impias y se f u e
midiendo e l gasto, esto es Kg/min. que entraban a la columna. Se
encont ró que f u e pos ib le estab lecer , ba jo condic iones de
continuidad, esto es alimentación de semillas limpias y la sal ida
de semillas reventadas 50 K g / L s e observó que a mayores gastos
de al imentación las semillas s in r e v en t a r obstru ían la sal ida
de las ya reventadas, acumulando por consecuencia,semillas s in
reventar en e l intel*iOr de la columna,lo que se traduce en una
var iación en la densidad de carga Y por lo tanto,disminuye e l
porcentafe de reventadas.
16
C O H C L U S I O H E S
1. Debido a l problema que representa la cascar i l la en la
limpieza por tamizado del amaranto, se sug ie re e l lecho
f lu id izado como un método a l t e rnat i vo pa ra l a obtención
de resultados sa t i s fac tor ios .
2. La d i f e renc ia ent re las densidades aparentes promedio de las
semillas crudas y basura f u e del 77%, l o que permite su
s e p a r a c i ó n o b t e n i e n d o v e l o c i d a d e s m ín imas d e
f lu id i zac ión que v a r í a n de 0.60-0.49-0.47 m/seg. para
semillas crudas y de 0.49-0.36-0.30 m/seg pa ra semillas
reventadas, en columnas de f lu id izac ión de 2.5, 5.0 y 10
cm. de diámetro, respectivamente.
3. La es fer ic idad de la semilla cruda f u e de 0.9925 y la de la
semilla reventada de 0.6183. LOS diámetros promedio para
semillas crudas y reventadas fue ron de 1.0648 x io y
1.3389 x 10 m ,respectivamente.
-3
-3
4. EI estudio de las variables de f luidización indica que no
ex is te inf luencia de la carga o a l tura del lecho, en el
rango probado (L/D =l ; L/D -2.0 1, sobre las velocidades
tanto mínima como terminal. E l d iámetro de columna
ejerce e l llamado "efecto de pared" ,mas marcadamente a
menor d iámetro , r a z ón po r l a cuál se obse rva ron
menores velocidades de f lu id izac ión a l mayor diámetro.
5. La separación de basura f u e modelada adecuadamente por la
ecuación de Weibult que pred ice mayores e f i c i enc ias de
Separación a mayores velocidades de a i re .
6, La temperatura ótima para e l reventado de amaranto es de
17
O 145 con una e f ic ienc ia de 81.5%.
7 . Para e l proceso continuo,se establecieron condiciones tanto
de velocidad mínima de riuiáización como de ent rada de
semilla, obteniendo resultados de 50 K g f h . Esto en la
columna con diámetro in te rno de 10 cm.
8. La f l u i d i z a c i ón es una operación que puede s e r usada
para limpiar y reventar continuamente la semilla de amaranto
con a l tas ef ic iencias. De igual manera se probó que puede
separar Continuamente la semilla cruda de la reventada, l o
que permite asegurar un proceso continuo.
RESUMEN
as semi, 1 l a s de arnarant.o í AL hyegc&n&hgggg, A,gygg~tg~ Y
e, c ~ Q @ & - , etc ) hari sido reconac idas cacomi> a1irnerit.o de a l t x
va 1 car nut. t* i t:. i v o . 51.4 i-onsixno en M&::.::icn fuC irnport.arit.e para
nuest ,ros ancest.rce5~ y diversas causas han cont . r ibuida a l a
d i srn i nc4c i bn d e su ~ 0 . 4 1 t. i v o I)
Para procesar i ndi.4st.r ia.1metit.e o sernirid1.4st.r i a1rnerit.e l a s
semi 1 l a s de amararitm se han encont.t-adc~ d i v e r s a s 1 imit.ant.es qi.m
i mF i den : j c ~ rnarm j o et-, 1 ot.es cor& i tiiuos.
Et-, est.* prc7yect.o se encont.rh que pcir el m&t.ado de lecho
f l u i d i r a d n s i se puede r e a l i z a r #de wia mariera ror i t l t i~a tarit-o l a
1 impieza aiorno e l reventado. Et-! l a f l u i d i z a c i h n l a l imp i e z a se
1 l e v a a cabo mks e f ic ient .ement ,e $que por t.amizado, deh ido a l a
d i f e r e n c i a d e dens idades ~qiue presetit.an l a s irnp1.4reras y l a %
serni 1 las.
Se mariejarnn t.res d i f e r en t . e s t.ipos de d iAmetros I 2.5 5 Y
113 crn pata l a det.errninacitn de l a s v e l a c i d a d e r rninirna y
t.errn i na 1 de f 1 u i d i zac i hti I oh ten i dndose va l o r e - metiores ci.4andu 1 a
columna t.eniia titi diAmet.rn de 113 c m .
L.a t.emperat.ura en 'que se rnanejarori l a s semillas en l a coli.rmrm
de 10 cm. de dikmet.ru fue de 145 grados Cent, igrados, cort i.4I'IíI
e f i c i e n c i a de revetit.ado d e l 81 .W:.
Es p o s i h l s rnant.ener- l a s c ond i c i one s $de ron t inu idad dent-ro del
revent.adnr pur f l c c i d i z a c i h t ~ , f i j a r i d o l a v e l o c i d a d del a i r e
1 iwet-ament.@ supe r i o r a l a mínima de f l u i d i z a c i h n , con L4ri gast.o de
l a s serni 1 l a s medido, se obt.uviei-nn *aast.os d e XI K g / h .
BI BL I OGRAFI A
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Tabla 1. Resultados de velocidades de f luidizacián de semillas
crudas y reventadas de amaranto
SEMILLAS SIN REVENTAR SEMILLAS REVENTADAS
Diametro de la columna (cm) 2.5 5 . 0 1 0 . 0 2 . 5 5 . 0 1 0 . 0
Velocidad minima de fluidization, vmf (m/seg.) 0 . 6 0 0 . 4 9 0 . 4 7 0.49 0.36 0.30
Velocidad terminal vt (m/seg.) 2.5 1.93 1.80 1.65 1.05 0.98
a ._c.. , ,
E -
. ..
.
b a = ! E
a a 0 0 w t ~ u
..
..
. .
..
.
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7 .
I
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ANALISIS DE *'C:CIMPCINENTEC EN MUESTRAS DE AMARANTO
C Ama rant 1.1 s h v ~ oc h on d r i ac us ) .
TAMICES X w r.e f er8.c i on Dm
14 0. 0250 2.50 0.04745 A ,hojas ,pa-a 18 0.1300 1Z.00 0.03660 B cascarilla,paja 20 O . 7460 7d. 60 0.02615 C cascarilla,semilla 35 o 0870 8.70 O . 01239 D cascari 1 la, semi 1 l a 130 o. o090 0.90 0.00669 E p o l v o
100 0. 0020 O. 20 0.00530 F po lvo > 100 0.0010 0.10 .
1 . 0 C I r . i C ~ 100.00
X w = FRACCION PECO RETENIDA ' ? Dm = DIAMETRO MEDIO .
i . ' 2.
'
ANALISIS DE COMPONENTES EN MUESTRAS DE AMARANTO
(Amarantus hypochondriacug)
. .
MUE~TRA 2.
TAMICES . X w retencion Dm ?
14 0. 03 1 0 3.10 0.Ci4745 A ramas,hojas ,yaja 18 0.1300 13.00 0.03660 R c a s c a r i l l a , p a j a 20 0.7420 74.20 0.02615 C ca s ca r i l l a , s em i l l a 35 0. 0860 8.60 0.01299 D ca s ca r i l l a , s em i l l a 80 0. 0080 0.80 0.00669 E polvo
1 o0 o * o0 1 0 o. 10 0.00530 F polvo > 100 o. 0020 0.20
1 .o000 100.00
..
..
xw = FRACCION P E S ~ ~ R E T E N I D A Dm = DIAMETRO MEDIO
MUEETW 2. 1
4-
ANALISIS DE COMPONENTES EN MUESTRAS DE AMARANTO
( A m a r a n t us hypoc hondr i acus j ......................... fg.5 M STRA 3.
TAMICES 1 X w retencion Dm
14 0. 0620 1s O . 2226 20 O . 6520 35 O . 0730 80 0 . 0080
1 O0 0.0010 > 100 0 . 0020
1 .0000
4.20 O . 06765 A ramas, h o j a s , pa j a 22.20 0.03660 E cascarilla,paja 65.20 0.02615 C cascarilla,semilla
7.30 0.01299 D cascarilla,semilla 0.80 0.00669 E polvo o. 10 0.00530 F p o l v o 0.20 ’
1ClO. O0
Xw = FRACCICIN PESO RETENIDA Dm = DIAMETRO MEDIO
ANALISIS DE COMPONENTES MU4XlE4 3
0.n
.. ,
. .z
DE COMPC~NENTES EN MUESTRAS DE AMARANTO
(Amarantus hypochondriacus) TT----------_------------
p MUEST,RA 4. . . TAMICES Xw retenc i on Dm 4
14 a. 0460 4.60 0.04745 A rainas,hojas,paja 18 0.1940 19.40 0,03660 8 cascarilla,paja 20 0.6770 67.70 0.02615 C caiscarilla,senilla 35 o. 0750 7.60 Qe01299 D cascarilla,semilla 80 o. oo$o 0.50 0.00669 E poilvo
0.00530 F polvo . i oa 0.00JO 0. 10 > io0 o. 0020 0.20
1.0000 ioa.00
xw = F ~ C C I O N PESO RETENIDA Dm = DIAMETRO MEDIO
. /
' AWALlSlS DE COMPONENTE .MUEIIT,W 4.
1
9 0.0
\ 0.0
t 6 . O.?
1 ' 0.8
e f L ' o.;#
0.5
6 0.4
0.2
0.1
- Y
o 0.0474s 0.0S1no 0.t1I is n.rn9nn o.oounn o.ooss1
wñm (iE O D
ANALICIC DE COMPONENTES EN MUESTRAS DE AMARANTCI
(Amarantus hvvochondriacus)
MUESTRA 5.
- t TAM I CEC X w ret enc i on Dm
14 O. 0320 3.20 O.Od7d5 A ramas,hojas,paja 18 0.1450 14.50 0.03660 E cascarilla,paja 20 0.7330 73.30 0.02615 C cascarilla,semilla 35 0.0810 8.10 0.01299 D cascarilla, semilla 80 O. 0070 0.70 0.00669 E polvo
100 0.0010 o. 1 0 0.00530 F polvo > 100 0.0010 0.10
1.0000 100.00
r
.
..
X w = FRACCION PESO RETENIDA Dm = DIAMETRO MEDIO
ANP.LISIS DE COMPONENTES MUESTW 5.
1 .
0.8
0.O.uU O.OS880 0.02815 ü.01309 0.0088B o.oosso M T p 3 M O l D
,, , , .. . .. - . . :
. A
CECHO TRANSPORTE
\ FLUIDIZAW
u-<
LECHO
F I J O
' \ I
.l
L O G $A m / r r p
CECHO TRANSPORTE
\ FLUIDIZAW
u-<
LECHO
F I J O
' \ I
.l
L O G $A m / r r p
FIG. 8. CAlDA DE PRESION VERSUS VELOCIDAD DE GAS PARA
UN L a 0 DE PARTICULAS UNIFORMES.
. . . . , ' C . % . * , , ,,, .,.. '", ._.., ~... , . .. . ,.
-> 1006
c- 9-
T-
6-
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2 -
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4.
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i . L / D = 1 . 0 DC = 2 . 5 c m
L / D = 1.0 Bc= 5.0 cm
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100 I I I I I I I l l I I I I I
I 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6
D JA (m/rog )
( F I B : % EFECTO DEL DIAMETRO DE COIUMNA SOBRE L A FLUDIZACION DE
SEMILLAS CRUDAS DE AMARANTO.
1' ' .
1 .
L j D * 2 . 0 DCm
.
L / D = I . J
. I I I I I I l l I I I I I A 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6
g o ( m i a o p l * F l G , : I O € F E W DE L A DENSIDAD DE CARGA EN L A FUIIDIZACION DE S D y u
CRUDAS DE AMARANTO.
lo00 9
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1 6 4 P
í /A 5
4
3
2
I
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Y-
. .I '
h $I ll b 8 f B B ib 2 3 4 5 8 I I I I
IJA í m / r e a ) ,* F I O . ~ I I E F E C T O DEL DIAMETRO D E COLUMNA E N FLUlDlZAClON D E SEMILLAS
REVENTADAS DE AhlARbNTO.
1.0.
0.6
C O
0.4
0.2
0.0
. .
. . I
.
*. gA = 2.25 m/8
I I I I I I 5 IO 15 20 25 50 .
.I
FIO:t$? FRACCION DE SOLIDOS EN EL LECHO (REFERIOOS A BASURA 1 CON
RESPECTO AL TIEMPO Y EC . DE WEIBULT PARA SEMILLA CRUDA
DE AMARANTO - BASURA. u.
I . , . .....
<; i ,/ . ... .... - 8 .~
1.
....
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......
........ ................ ~ ~. 77- . . '
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