Agitación y mezclado

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS TROPICAL

OPERACIONES UNITARIAS II

SATIPO-PERÚ

CAPÍTULO II AGITACIÓN Y MEZCLADO COMPETENCIAS Describe y diferencia las características, fundamento y utilidades de las operaciones de agitación y mezclado

AGITACIÓN Y MEZCLADO

AGITACIÓN Y MEZCLADO Las operaciones unitarias de agitación y de mezclado son bastante frecuentes en la Industria de Alimentos; intervienen en una diversidad de procesos con el fin de homogenizar, disolver, acelerar la transferencia de calor y otros objetivos.

AGITACIÓN Es la operación que crea o que acelera el contacto entre dos o varias fases. La agitación se refiere a forzar un fluido por medios mecánicos para que adquiera un movimiento circulatorio en el interior de un recipiente.

ESQUEMA DE LA AGITACIÓN

Figura: Tanque típico de proceso con agitación.

OBJETIVOS DE LA AGITACIÓN - Mezcla de dos líquidos miscibles (ej: alcohol y agua) - Disolución de sólidos en líquido (ej.: azúcar y agua) - Mejorar la transferencia de calor (en calentamiento o enfriamiento) - Dispersión de un gas en un líquido (oxígeno en caldo de fermentación) - Dispersión de partículas finas en un líquido - Dispersión de dos fases no miscibles (grasa en la leche)

EQUIPOS DE AGITACIÓN AGITADORES PARA TANQUES CERRADOS Y TANQUES ABIERTOS DE MONTAJE FIJO

Estos tipos de agitadores son recomendados para su aplicación, y todo depende de los requisitos de su proceso. Los hay de acoplados directo, estos están diseñados para aplicaciones de baja viscosidad, o volumen pequeños, o aplicaciones en que se requiere trituramientos del producto.

Los agitadores de acoplado de engranaje (caja reductora), son eficientemente usados en productos con mas alta viscosidad o aplicaciones con un volumen mas elevado.

Estos agitadores varían desde 1/4 a 5 HP y son disponibles con siete diferentes velocidades, y con una variedad de hélices. Pueden utilizarse con con motor eléctrico, o motores de aire, así como también pueden ser equipados con variador de velocidades.

CLASES DE AGITADORES

AGITADORES DE FLUJO AXIAL Generan corrientes paralelas al eje del agitador

AGITADORES DE FLUJO RADIAL Generan corrientes en direcciรณn tangencial o radial

TIPOS DE AGITADORES Existen 3 accionadores básicos: 1. Paletas planas 2. Turbina 3. Hélice

TIPOS DE AGITADORES

TIPOS TIPOSDE DEFLUJOS FLUJOSEN ENTANQUES TANQUESAGITADOS AGITADOS El tipo de flujo que se produce en un tanque agitado, depende del tipo de rodete, de las características del fluido y del tamaño y proporciones del tanque, placas deflectoras y agitador. La velocidad del fluido en un punto del tanque tiene tres componentes y el tipo de flujo global en el mismo, depende de las variaciones de estas tres componentes de la velocidad, de un punto a otro. La primera componente de velocidad es radial y actúa en dirección perpendicular al eje del rodete. La segunda es longitudinal y actúa en dirección paralela al eje. La tercera es tangencial o rotacional, y actúa en dirección tangencial a la trayectoria circular descrita por el rodete.

FORMAS FORMASDE DEEVITAR EVITARREMOLINOS REMOLINOS 1.- Colocando el agitador fuera del eje central del tanque. En tanques pequeños se debe colocar el rodete separado del centro del tanque, de tal manera que el eje del agitador no coincida con el eje central del tanque. En tanques mayores el agitador puede montarse en forma lateral, con el eje en un plano horizontal, pero no en la dirección del radio.

2.- Instalando placas deflectoras. Estas son placas verticales perpendiculares a la pared del tanque. En tanques pequeños son suficientes 4 placas deflectoras, para evitar remolinos y formación de vórtice. El ancho de las placas no debe ser mayor que un doceavo del diámetro del tanque. Cuando se usan agitadores de hélice, el ancho de la placa puede ser de un octavo del diámetro del tanque. Si el eje del agitador está desplazado del centro o inclinado, no se necesitan placas deflectoras.

Figura. Formación de vórtice y tipo de flujo en un tanque agitado

FORMAS DE EVITAR REMOLINOS

Figura. Modelo de flujo en un tanque con placas deflectoras y un agitador de turbina instalado centralmente.

EQUIPOS DE AGITACIÓN

Agitadores portátiles compactos disponibles en una completa gama de potencias y tipos de hélice.

Utilizados para la preparación de mezclas de mix de helado, horchata, precocinados, etc.

Agitadores manuales

EQUIPOS DE AGITACIÓN Panel de mando y control estanco al agua.

Funcionamiento automático del proceso: pasteurización, enfriamiento y conservación, según el programa elegido.

Agitador de turbina que consigue una excelente micronización y dispersión de las partículas grasas, logrando una homogeneización óptima de la mezcla.

En modelos de gran capacidad se incluye doble agitador cuyo funcionamiento, combinado con la turbina, favorece la homogeneización y uniformidad térmica.

Los modelos de funcionamiento eléctrico abarcan capacidades de 30, 50, 100 y 250 Lts. útiles.

Los pasteurizadores PRS se consolidan como fase previa para la elaboración de un excelente helado artesano.

Pasteurizadores luma

MEZCLADO El MEZCLADO es el proceso según el cual varios ingredientes se ponen en contacto, de tal forma que al final de la operación se obtenga un sistema homogéneo a cierta escala (desde molecular hasta macroscópica). Según la escala del mezclado y la miscibilidad relativa de las sustancias en presencia, el resultado puede ser una solución, un coloide, o una dispersión micro o macroscópica: emulsión, suspensión, espuma.

El mezclado se obtiene mediante un proceso de AGITACION, que se lleva a cabo bien en un tanque o una cuba, bien sea en forma continua, por ejemplo en un mezclador estático.

Según que se trate de mezclar o dispersar dos fluidos miscibles o inmiscibles, un sólido en un líquido, un gas en un líquido, o dos sólidos granulados, el problema tecnológico puede ser muy diferente. .

OBJETIVOS DEL MEZCLADO Su objeto es el de alcanzar una distribución uniforme de los componentes mediante un flujo. El flujo es generado por procedimientos mecánicos. El grado de uniformidad alcanzado varia ampliamente. Si se trata de líquidos miscibles, o sólidos y líquidos en los que son solubles, es posible obtener mezclas muy intimas, con líquidos inmiscibles, productos en forma de pasta y polvos secos el grado de uniformidad obtenido es invariablemente inferior.

La eficacia de un proceso de mezcla depende de la utilización de la energía empleada para generar el flujo de los componentes. Para diseñar un mezclador es esencial asegurar un input de energía adecuado. La carga puede estar constituida por líquidos poco viscosos, pastas muy viscosas o sólidos pulverulentos. .

EQUIPOS DE MEZCLADO Conceptos relevantes: -Visualización de patrones de mezcla y flujo -Características de potencia vs velocidad de los distintos tipos de accionadores -Mezcla de suspensiones sólido/líquido -Mezcla de líquidos inmiscibles -Calidad de mezcla vs tiempo de actuación -Predicción de potencia por cambio de escala

EQUIPOS DE MEZCLADO La elecciรณn de mezclador y velocidad adecuadas para cada aplicaciรณn depende del grado de mezcla o batido y el tipo de fluidos usados.

Equipo Armfield CEK)

EQUIPOS DE MEZCLADO Tanques de proceso en capacidades de 500 hasta 20.000 Lts. con sistema de calefacción / refrigeración por doble camisa o circuito impreso según la presión de trabajo y tipo de agitación adoptado.

Aislamiento térmico e instalación de todo tipo de accesorios como elementos de seguridad, mirillas, luz, limpieza C.I.P., sondas de temperatura, nivel, presión, ph, etc. Cuadro eléctrico con sistemas de mando y control manual o automatizado con PLCs.

La gama de máquinas tipo PCS están concebidas para la elaboración de productos pasteurizados de elevada consistencia y viscosidad: crema pastelera, yema, bechamel, chocolate, leche condensada, cuajada, gelatinas, mermeladas, etc.

Pastocremas

EQUIPOS DE MEZCLADO Composición de tres ejes, dos de los cuales combinan movimientos de rotación y traslación barriendo todo el perímetro circular del recipiente.

Los ejes planetarios están provistos de acoplamientos rápidos para montar indistintamente batidores de varillas, palas o áncoras. El eje central permite instalar un brazo rascador auto ajustable para evitar la formación de incrustaciones en paredes y fondo. Todo el conjunto se integra en un recipiente con sistemas de calefacción (hasta 100 ºC) y refrigeración (hasta 0 ºC) controlando de forma automática el proceso y la velocidad del agitador.

Batidor Planetario

Este equipo se aplica para el amasado de pastas y cremas de consistencia media que requieran tratamiento térmico y, en particular, para montar nata.

EQUIPOS DE MEZCLADO Caldera cilíndrica con fondo esférico y doble cámara para caldeo por baño de aceite térmico. Enorme potencial calorífico (150 ºC).

Agitador desmontable en áncora con palas rascadoras auto ajustables.

Descarga por basculamiento. Panel de mando con control de temperatura y variación de la velocidad de agitación. Capacidades de 50 y 100 L útiles..

De utilización universal donde se requieran temperaturas muy elevadas: tueste de pasta de turrón artesano, elaboración de caramelo, etc.

Cocedor universal

EQUIPOS DE MEZCLADO El eje horizontal dotado de palas en disposición helicoidal actúa de forma enérgica sobre toda la masa, provocando flujos radiales y axiales opuestos que chocan en la zona central de la artesa, forzando la unión de los compuestos. Incluye variador de velocidad de agitación, tapa abatible y válvula ras de fondo centrada. Permite adaptaciones para dotarlo de sistema de calefacción / refrigeración o limpieza CI.P., así como la instalación de accesorios especiales.

Mezcladora de cremas

Diseñado para la mezcla íntima de productos líquidos y pastosos con densidades dispares, como por ejemplo merengue con crema, también se utilizan para montar nata.

Se fabrican en capacidades desde 50 hasta 500 L.

EQUIPOS DE MEZCLADO

Calentamiento con vapor (150ยบC max.) y enfriamiento en dos etapas hasta 4ยบC. Funcionamiento automรกtico.

Para la elaboraciรณn de caldos, sopas, cremas, bechamel, croquetas.

Pasteurizadora de vapor

EQUIPOS DE MEZCLADO Simple o con doble cámara para calefacción. Doble sistema de agitación por hélice marina y recirculación del producto. Bomba sanitaria para el trasvase de la mezcla con cuadro eléctrico independiente.

Se construyen en capacidades desde 50 hasta 500 L. y en capacidades superiores bajo demanda.

El mezclador vertical se utiliza como elemento auxiliar en la producción de mix de helado, horchata y cremas, aumentando considerablemente el rendimiento productivo ya que elimina los tiempos muertos de llenado y premezcla.

Tanque cilíndrico vertical

EQUIPOS DE MEZCLADO

Disponibles en capacidades desde 50 hasta 10 000 L. útiles, se fabrican como equipos autónomos de funcionamiento eléctrico o incorporando circuitos de refrigeración asistidos por balsas de agua helada. En cualquier caso, se montan automatismos para el control de temperatura y mecanismo de agitación, así como sistemas de limpieza C.I.P. y accesorios específicos.

Maduradores

EQUIPOS DE MEZCLADO La planta básica consta de pasteurizador ( 30, 50, 100, 250 L.), bomba de trasiego con filtro sanitario y balsa de agua helada con intercambiador de calor para conseguir un enfriamiento ultrarrápido; todo ello gobernado desde un panel de mando de control automático.

Según exigencias o criterios personales, la planta base se puede complementar con homogeneizador de pistón, tanque de premezcla, registrador de temperatura o línea de maduración asistida por la balsa de agua helada.

Plantas de pasteurización

Todo lo necesario para la producción de mix de helado y horchata reunido en un plataforma móvil que sólo precisa de un toma de corriente y agua para ser productiva con un rendimiento extraordinario.

EQUIPOS DE MEZCLADO

Mesa para el lavado de garrafas por ducha de alta presiรณn.

Dosificaciรณn automรกtica del detergente. Maniobra por medio de pedales.

Construcciรณn compacta en acero inoxidable.

Lavadero de botellas

EQUIPOS DE MEZCLADO La producción que puede variar entre 3 - 5 y 7 litros según la capacidad y modelo.

La unidad esta especialmente diseñada en acero inoxidable, el cual resiste las elevadas temperaturas y no guarda sabores, manteniendo el producto a la temperatura deseada, por tiempo indefinido, bien para servir directamente o enfriarlo a temperatura ambiente si su destino es granizado o preparados similares.

Calidad y cantidad de café consistente.

Ideal para establecimientos de comida rápida "Fast Foods", hoteles, restaurantes, banquetes, actividades sociales, fabricas de granizado, etc.

Cafeteras

Diseño original y grandes prestaciones, solo con apretar un botón comienza la producción de café espres con toda su crema.

EQUIPOS DE MEZCLADO

Mezcladoras horizontales de espirales opuestas ME

Las mezcladoras de espirales, están indicadas en aquellos procesos de mezcla tanto de productos sólidos, pastosos, semilíquidos, pulverulentos y granulados en los que se busca un mezclado homogéneo sin producir rotura de las partículas de los elementos de la mezcla.

EQUIPOS DE MEZCLADO Mezcladoras bicónicas MBD Las mezcladoras bicónicas están indicadas para procesos de homogenización de productos sólidos y granulados en los que se busca un mezclado íntimo y una gran facilidad para los procesos de limpieza.

Este tipo de mezcladoras está especialmente indicado en los procesos de mezcla y homogenización de las industrias químicas, farmacéuticas y de plásticos.

Variando la velocidad de rotación de la máquina, se pueden obtener diferentes grados de homogenización.

EQUIPOS DE MEZCLADO Mezcladoras de alta turbulencia MT Las mezcladoras de alta turbulencia están indicadas para producir rápidos procesos de mezcla, por contracorriente, con toda clase de polvos secos, granulados y pastas de baja densidad, en los que se busca una mezcla perfecta utilizando cortos períodos de tiempo sin producir rotura de partículas.

Si a esto unimos la alta rigidez torsional del eje y los soportes de rodamientos alejados del cuerpo de la máquina, obtenemos un equipo con un bajo número de averías y una muy larga vida útil de funcionamiento.