REVENTADO DE AWARANTO EN COLUWNA DE LECHO FLU

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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

(2)

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 el más g r a v e

,

de las condiciones de desarrollo de un pais ; mientras que la amenaza del hambre debida a causas naturales parece menos g r a v e hoy en d a , gracias a la habilidad del hombre para producir y d i s t r i b u i r alimentos con mayor

r a p i d e z , algunos autores (1,2)

,

reconocen que el problema de la desnutrición o s u b n u t r i c i ó n Sigue estando presente sobre todo en la clase popular debido a la enorme diferencia que existe en la

d i s t r i b u c i ó n d e l i n g r e s o , además del acelerado incremento de la tasa demográfica y de la agricultura 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 r a v & s de COStOSaS

investigaciones para incrementar el contenido p r o t e í n i c o de los llamados Qranos Básicos

,

o de i n c o r p o r a r a los alimentos de consumo popular

,

biotecnologia microbiana que permita e l e v a r el v a l o r nutricional de los alimentos , existen grandes dificultades para lograrlo, de hecno el juego económico es uno de los factores que han impedido erradicar el hambre.

A t r a v é s de la h i s t o r i a , el hombre ha u t i l i z a d o cerca de t r e s

m i l especies de plantas como alimento, aunque con el c o r r e r de

los años, disminuyó notablemente t a l número h a s t a l l e g a r a c u l t i v a r solamente un poco más de t r e i n t a de manera intensiva y solo aquellas que son cotizadas comercialmente. Lo a n t e r i o r Significa que la mayoría de las plantas comestibles en el mundo, son ignoradas desde e l punto de v i s t a comercial y nutricional, y

para una minoría de los dedicados a su estudio, representan una

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c u r i o s i d a d c i e n t í f i c a , o b i e n son consideradas como "alimento

p a r a pobres" e incluso se l i m i t a su consumo por razones

g e o p o l í t i c a s (3).

En t a l s i t u a c i ó n se encuentra el amaranto ( Amarantus cruentus

,

& hypochondriacus y & candatus ). Para mesoamérica hace quinientos años, e r a t a n importante como e l f r i j o l y e l maíz. E l Codigo Mendocino, i n f o r m a 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 alimentación de los antiguos mexicanos. León P o r t i l l a (41,

t r a d u c i e n d o la información de d i c h o Código, calcula que solo por concepto de t r i b u t o en Tenochtitlan se entregaban más de c u a t r o m i l toneladas anuales a l Imperio. Otros a u t o r e s (5)

menclonan que durante el reinado de Moctezuma, circulaban alrededor de v e i n t e m i l toneladas a l año de amaranto. S i n embargo, como resultado de la conquista se p r o h i b i ó su c u l t i v o , ya que no t e n i a i m p o r t a n c i a económica p a r a l o s c o n q u i s t a d o r e s , provocándose de é s t a forma una notable disminución en su consumo.

En años r e c i e n t e s , Sánchez M a r r o q u í n (6), i n f o r m ó que

en México s e c u l t i v a n únicamente t r e s c i e n t a s h e c t á r e a s de amaranto con dos especies prevalescientes: & c r u e n t u s y & hypochondriacus. Con una producción de semilla por hectárea de

alrededor de 1000 Kg , la cual se encuentra d i s t r i b u i d a 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

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usa reventado y mezclado con mieles de azúcar o de abeja para e l a b o r a r las t r a d i c i o n a l e s **alegrías**.

S i n embargo, la utilización del amaranto actualmente presenta

graves d e f i c i e n c i a s tecnológicas a superar:

-

La l i m p i e z a del g r a n o despues de l a cosecha es problemática, ya que su forma lenticular 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 eliminación de impurezas sea muy d i f i c i l (11). Uno de los métodos mas usados es p r o v o c a r su paso a t r a v é s de una s e r i e de cribas, o t r a forma es hacerlo pasar de un r e c i p i e n t e a o t r o manualmente, y esperar que este “vente0 ‘I natural las a r r a s t r e . Ninguno de estos sistemas t a l como se conocen, pueden s e r capaces de alcanzar

producciones a n i v e l industrial.

-

E l proceso de reventado de la semilla en forma actual es

básicamente e l mismo de hace q u i n i e n t o s años, e l cual

consiste en esparcirla Sobre planchas de b a r r o calientes, y aunque su a l t o valor nutricional es ampliamente reconocido, también e x i s t e e l concenso de q u e los t r a t a m i e n t o s térmicos severos (como el d e s c r i t o ) lo reducen, ya que dañan la LiSina (aminoacido escencial) p r t e s e n t e en el grano en gran cantidad (5, 6, 7 , 8 , 9).

-

No se t i e n e n o t i c i a de algún t r a t a m i e n t o 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 suficiente amaranto procesado para s a t i s f a c e r una demanda a nivel industrial.

(5)

limpieza y reventado, el cual p o d r í a s e r implementado a n i v e l

i n d u s t r i a l y satisfacer una demanda a gran escala, ya que en forma de h a r i n a t i e n e reconocidas propiedades de p a n i f i c a c i ó n (6, 101, ello p e r m i t i r í a e l e v a r el v a l o r n u t r i c i o n a l de l a d i e t a d e la

P O b 1 a c i ó n .

La t é c n i c a de f l u i d i z a c i ó n gas-sólido , f u e u t i l i z a d a en

forma i n d u s t r i a l inicialmente en el proceso de Winkler para la g a s i f i c a c i ó n del carbón a p r i n c i p i o s de los años t r e i n t a s ,

pero p o r v a r i a s razones e l proceso no t u v o amplia difusión, y no f u e sino hasta el i n i c i o de l a Segunda Guerra Mundial, cuando un grupo de compañias el cual incluía a l a “Standard oil”, I’M. W.

Kellog“, “Shell“ Y “ U n i v e r s a l O i l Products”, las que, en un esfuerzo destjnado a explotar en forma primaria ia manufactura de l a gasolina p o r e l método de Ruptura c a t a l í t i c a , d e s c u b i e r t o por e l Ingeniero francés Eugene Houdry, desarrollaron un proceso d e f l u i d i z a c i ó n de sólidos p e r o s i n u t i l i z a r los r e s c t o r e s de Base F i j a del diseño original. Este nuevo proceso ha s e r v i d o de base Para todas las investigaciones posteriores en este campo.

La Ruptura Catalftica Fluidizada, es un proceso que tuvo un C x i t o e s p e c t a c u l a r como i n n o v a c i ó n de i n g e n i e r í a , i n c l u s i v e hoy en d í a es una de las piedras angulares en ia técnica de la r e f i n a c i ó n del petróleo. Siguiendo t a l ejemplo, se pusieron en operación comercial un g r a n número de procesos u t i l i z a n d o l a

f l u i d i z a c i ó n d e sólidos. Y aunque algunos t i v i e r o n é x i t o ,

o t r o s no cumplieron totalmente los r e q u i s i t o s de su diseño; ello

v i n o a a c l a r a r que éste es un proceso que no puede s e r aplicado indlscriminadamente con todos los materiales, y a que e x i s t e n

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c a r a c t e r í s t i c a s 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 a d q u i r i ó fama de s e r poco confiable.

E l lecho f l u i d i z a d o es solo uno de los muchos métodos

empleados en la i n d u s t r i a para provocar reacciones, pero t i e n e un

g r a n número d e v e n t a j a s s o b r e o t r o s r e a c t o r e s , l a s más importantes son:

-

Las partículas sólidas estan en constante movimiento p o r lo que forman una mezcla homogénea y ai mismo tiempo se puede e v i t a r las manchas por quemaduras.

-

La temperatura en el i n t e r i o r del recipiente es uniforme, por

lo cual su control es sumamente sencillo.

-

La s u p e r f i c i e 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 fluido, es muy f á c i l transladaria a o t r o recipiente.

-

ES muy económico t a n t o en su o p e r a c i ó n como en mantenimiento y consumo energético.

Como principales desventajas presenta:

- Desgaste de las capas i n t e r n a s como r e s u l t a d o de la

f r i c c i ó n de l a s p a t í c u l a s sólidas.

-

P é r d i d a de las p a r t i c u i a s muy f i n a s a t r a v é s de las uniones.

-

Lograr la implementación a n i v e l i n d u s t r i a l a p a r t i r de un modelo de laboratorio.

(7)

son ampliamente u t i l i z a d o s e n l a i n d u s t r i a y e x i s t e n 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 g a s s ó i i a o , e s b á s i c a m e n t e l a

disminución de la cohesión e n t r e las p a r t í c u l a s d e n t r o d e un

r e c i p i e n t e mediante la inyección de un gas a una velocidad t a l que permita el libre movimiento del sólido.

P a r a l o g r a r l o , es n e c e s a r i o t e n e r algunas c o n a i c i o n e s e s p e c í f i c a s :

i. EI r e c i p i e n t e debe tener una salida l i b r e , sin obstáculos

que p u d i e r a n aumentar la presión del gas conforme aumentara la velociaaa o volumen del f l u j o de éste.

2. EI gas debe pasar fácilmente a t r a v é s de una malla que

impida el r e t o r n o del sólido si no e x i s t i e r a 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 p o r s u tamaño, densidad, porosidad,

uniformidad, humedad, etc., i n f l u y e n directamente sobre la Velocidad Mínima de F l u i d i z a c i ó n (Vmf)la cual es e l f l u j o indispensable que e n t r a al r e c i p i e n t e y permite que

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O B J E T I V O S

A) Objetivo general.

Diseñar, c o n s t r u i r y o p e r a r un r e v e n t a d o r de semillas de amaranto ( Amarantus nypochondriacus ) que opere de manera continua basado en la opcracion de fluidización.

B) Objetivos

1. Establ

parciales.

cer la composición de

basura y semilla.

as muestras en términos de

2 . D e t e r m i n a c i ó n d e l a s c o n d i c i o n e s h i d r o d i n á m i c a s

(tamaño de las partículas, velocidad y gasto del a i r e ,

c a i d a a e p r e s i ó n , d i á m e t r o de l a columna) p a r a e s t a b l e c e r l a velocidad 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 l u i d i z a c i ó n .

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HATERIAL Y HETODOS

Para determinar la composición de las muestras de amaranto t a l como llega del campo, se usó el método de c l a s i f i c a c i ó n 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 p a r t í c u i a s y la f r a c c i ó n de peso retenida en los tamices. Las muestras fueron tomadas totalmente al a z a r de bodegas del Estado de Morelos, M ~ X ~ C O .

La densidad aparente de las muestras se determinó siguiendo

el método q u e a c o n t i n u a c i ó n se d e s c r i b e . Se pesaron

d i f e r e n t e s 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 necesario p a r a e l segundo a f o r o f u e medido con buretas de 25 ml. Para calcular la densidad

aparente, se r e s t ó al volumen t o t a l del aforo, el volumen v e r t i d o p o r la bureta, obteniendose a s í el volumen aparente. Con el peso conocido del amaranto del primer a f o r o 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 i d i z a c i ó n de d i s t i n t o s

diámetros, las cuales son d e s c r i t a s a continuación.

E l equipo de f l u i d i z a c i ó n esquematizado en l a f i g u r a 1.

consta de una compresora capaz de proporcionar presiones en el

raneo de 3 a 5 Kg/cm. E l a i r e comprimido pasa por un f i l t r o (B),

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o r i f i c i o (E) de 1.32 cm. y 2.52 cm. de diámetro, donde es posible medir la c a i d a de presión. La medición de ia presión se efectuó acoplando a l equipo un micromanómetro electrónico con capacidad para detectar presiones en el rango de O a 100 mm de

H O. Ademas, se contó con manómetros de carátula para medir

mayores caldas de presión. s e 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 i n f e r i o r de cada columna se

l o c a l i z a u n p l a t o d i s t r i b u i d o r de t e f l ó n con p e r f o r a c i o n e s circulares, cuyo objeto es proporcionar un p a t r ó n 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 o n d i c i o n a r o n mallas m e t á l i c a s p o r encima d e l p l a t o dlstrubuidor,para e v i t a r que las partículas pequeñas c a y e r a n a la base aei equipo.

2

,

EI reventador por fluidización 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 t u r b o ventilador. El f l u j o 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 siguientes elementos: P a r a la producción y c o n t r o l de flama una b u j í a y una bobina, que produce un arco ei6ctrico que junto con la chispa de la bujía produce a i r e caliente. El quemador cuenta además con un control

de flama a c t i v a d o p o r una fotocelda. Adiclonalmente h a y 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 caliente. Se t i e n e

instalado un manómetro que indica y regula la entrada de gas al

quemador. Sigue un plato distribuidor en la base de la columna de

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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 dentro 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 i g i t a l , el gasto de a i r e f u e medido indirectamente.

En la deterninación de las temperaturas de reventado en la columna a n t e s mencionada, teniendo ya establecidas las Velocidades minima y t e r m i n a l de f i u i d i z a c i ó n , s e tomaron muestras con

pesos conocidos de amaranto limpio. Este amaranto previamente f u e procesado en el mismo fluidizador pero con a i r e f r i o , para s u limpieza. Y a establecida la temperatura deseada en los controles y

con el ventilador funcionando, el amaranto se va dosificando por medio de la tolva de alimentación a la columna. Cada muestra se

clasifica 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 de c o n o c e r e l porcentaje 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 condiciones de operación con h u a s de

la columna de fluidización, s e cambió por otra columna de acero inoxidable grado alimenticio, y se evaluaron velocidad, gasto, y

caiaa de presión d e n t r o a e ella. EI d i i m e t r o i n t e r n o s e

conservó igual a 10 cm.

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RESULTADOS Y DISCUSIOH.

Las densidades aparentes promedio de Semilla cruda y basura

3 3 3 3

f u e r o n : 1.345 x 10 Kg/m y 0.9i8 x 10 Kg/m respestivamente.

Esta diferencia 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 a n d o l a o p e r a c i ó n 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 i c i e n t e e n t r e semilla cruda y reventada dentro de1 lecho.

3 3

L a determinación del volumen y la e s f e r i c i d a d , t a n t o de

semilla c r u d a como r e v e n t a d a , p e r m i t i ó e l c á l c u l o d e l d i á m e t r o medio de las partículas, todo esto a p a r t i r de los d a t o s o b t e n i d o s en el a n á l i s i s granulométrico. La Semilla c r u d a presentó una e s f e r i c i d a d de 0.9925, esto es, casi una geometría e s f é r i c a p e r f e c t a ( e s f e r a 1.0000). P a r a 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 g u r a s 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 eficiente, existe una pequeña parte

de cascarilla que tiene el mismo diámetro que la semilla, aunque no poseen el mismo peso y forma.

(13)

Cuando un gas pasa hacia a r r i b a a t r a v é s de un lecho de p a r t i c u i a s s ó l i d a s , e s común encontar situaciones generales de comportamiento d e l a s p a r t í c u l a s , dependiendo de l a s condiciones como: la velocidad del gas, la geometría del lecho y l a g e o m e t r i a y c a r a c t e r í s t i c a s de l a s p a r t í c u l a s sólidas.

Las situaciones mencionadas anteriormente, se reconocen a t r a v é s

de las v a r i a b l e s c a í d a de presión en el lecho de sólidos y velocidad del gas, t a l como se muestra en la f i g u r a 8 . A bajas

velocidades del gas, e l peso del mismo p o r e n t r e los espacios l i b r e s de los sólidos causa una caida de presión relativamente baja. Las partículas sólidas permanecen sin s e r p e r t u r b a d a s y el gas pasa por e n t r e las mismas. Este comportamiento de sólidos es conocido como lecho f i j o o empacado. Las p a r t í c u l a s no se mueven en tanto que la cauda de presión sea menor que el peso por unidad de á r e a del lecho de sóiidos.

si

la velocidad del gas aumenta, consecuentemente aumenta el movimiento e n t r e 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 fluidización d e l lecho de sólidos. En e l estado d e f l u i d i z a c i n , los constituyentes del lecho son l i b r e s p a r a moverse en todas d i r e c c i o n e s en movimientos a l azar. EI sistema gas-sólido se comporta ahora como un liquido, esto s i g n 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, el lecho forma una f a s e

u i i u i a a d e sólidos suspendidos en el gas, s i t u a c i ó n que es

conocida como t r a n s p o r t e neumático (llJ2).

(14)

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 separación empleando sistemas de lecho fluidizado, e s el relacionado con las d i f e r e n c i a s d e velocidad mínima d e f l u i d i z a c i 6 n de los componentes a separar. La velocidad minima es aquella 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

aquella con la que s e i n i c i a ei t r a n s p o r t e neumático.

Los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s en e l equip0 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

reventada estan 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 los r e s u l t a d o s de

f i u i d i z a c i ó n en f u n c i ó n de la r e l a c i ó n de a l t u r a o longitud 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 anteriormente 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 rango probado (L/D = i ; L/D s . 0 ) s o b r e la velocidad d e f l u i d i z a c i ó n ,

t a n t o mínima como terminal.

AI considerar las c a r a c e t r i s t i c a s de la semilla reventada se 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 fluidización 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 densidades e n t r e ambas. La velocidad mínima de la b a s u r a no s e determinó,

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 basura puede lograrse 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 un 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

presión debida 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

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velocidades de fluidización en la columna de 10 cm. de diámetro

tanto para la semilla cruda como para la reventada.

L a s e p a r a c i ó n d e sólidos es un fenómeno complejo de

analizar por las diferentes variables que afectan al mecanismo de trensporte neumático. Sin embargo, p a r a 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 fluidizado, en un

intento por predecir el Proceso de separación o limpieza de la semilla cruda. Esta ecuación esta definida por:

13

C(t)/Co 5 exp (-(t/O) 1

donde: C(t)/Co es l a f r a c c i ó n 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 e n t r e la f r a c c i ó n

ae sólidos en e l lecho ( r e f e r i d o a basura) y e l tiempo. Las lineas continuas representan la ecuación de Weibult p a r a cada condición experimental. Se puede o b s e r v a r que a medida que aumenta el f l u j o de a i r e , se incrementa la velocidad de

separación, Basta llagar 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 fluidizado con a i r e caliente y pasados unos cuantos Segundos de residencia d e n t r o del mismo, i a semilla

(16)

v e l o c i d a d de f l u i d i z a c i ó n . ~1 aumentar l a v e l o c i d a d de

f i u i d i z a c i ó n debido a l g r a n 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 el reventador-fluidizador en Cuanto

a la e f i c i e n c i a de reventado a d i f e r e n t e s temperaturas se presenta en la f i g u r a 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 el porcentaje de reventado disminuye siendo mayor e l tiempo de residencla, similar comportamiento se observa a temperaturas mayores, además se que e x 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 f e r e n c i a que existe e n t r e el diámetro medio de

la semilla cruda y reventada es posible reprocesar la que no esta aún abierta, utilizando la temperatura con mayor eficiencia.

s e debe considerar que el método de reventado tradicional se manejan temperaturas mayores de 200 C, y que estos tratamientos

térmicos severos a f e c t a n las c a r a c t e r i s t i c a s n u t r i c i o n a l e s del amaranto,mismas c a r a c t e r í s t i c a s que distinguen a e s t e grano debido a su a l t o contenido en l i s i n a (aminoacido esencial), también es sabido que estas altas temperaturas es uno de los f a c t o r e s q u e f a v o r e c e n 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 necesario procesar a l amaranto a

O

temperaturas cercanas a los 200 C.

(17)

Las velocidades mínimas son muy cercanas considerando los diámetros de columna de 5 y 10.0 cm., p a r a la semilla s i n r e v e n 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 g e r a m e n t e a r r i b a de la minima de f l u i d i z a c i ó n , se alimentó una cantidad conocida de Semillas limpias y se f u e

midiendo e l gasto, esto es Kg/min. que entraban a la columna. Se e n c o n t r ó q u e f u e p o s i b l e e s t a b l e c e r , b a j o c o n d i c i o n e s de

continuidad, esto es alimentación de semillas limpias y la salida de semillas reventadas 50 K g / L s e observó que a mayores gastos de alimentación las semillas s i n r e v e n t a r o b s t r u í a n la salida de las ya reventadas, acumulando por consecuencia,semillas s i n r e v e n t a r en el intel*iOr de la columna,lo que se traduce en una variación en la densidad de carga Y por lo tanto,disminuye el porcentafe de reventadas.

(18)

C O H C L U S I O H E S

1. Debido a l problema que r e p r e s e n t a l a c a s c a r i l l a en la

limpieza por tamizado del amaranto, se s u g i e r e el lecho

f l u i d i z a d o como un método a l t e r n a t i v o p a r a l a obtención de resultados s a t i s f a c t o r i o s .

2. La d i f e r e n c i a e n t r e las densidades aparentes promedio de las

semillas crudas y basura f u e del 7 7 % , 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 í n i m a s d e

f l u i d i z a c i ó n que v a r í a n de 0.60-0.49-0.47 m/seg. p a r a

semillas crudas y de 0.49-0.36-0.30 m/seg p a r a semillas

reventadas, en columnas de f l u i d i z a c i ó n d e 2.5, 5.0 y 10

cm. de diámetro, respectivamente.

3. La e s f e r i c i d a d de la semilla cruda f u e de 0.9925 y la de la

semilla reventada de 0.6183. LOS diámetros promedio p a r a

semillas crudas y reventadas f u e r o n de 1.0648 x

io

y

1.3389 x 10 m ,respectivamente.

-3

-3

4. EI estudio de las variables de fluidización indica que no

e x i s t e influencia de l a carga o a l t u r a del lecho, en el rango probado (L/D =l ; L/D -2.0 1, sobre las velocidades

t a n t o mínima como terminal. E l diámetro d e columna ejerce el llamado "efecto de pared" ,mas marcadamente a menor d i á m e t r o , r a z ó n p o r l a c u á l se o b s e r v a r o n menores velocidades d e f l u i d i z a c i ó n a l mayor diámetro.

5. La separación de basura f u e modelada adecuadamente por la ecuación de Weibult que p r e d i c e mayores e f ic i e n c i a s de Separación a mayores velocidades de a i r e .

6, La temperatura ótima para el reventado de amaranto es de

(19)

O

145 con una e f i c i e n c i a de 81.5%.

7 . Para el proceso continuo,se establecieron condiciones tanto

de velocidad mínima de riuiáización como d e e n t r a d a d e

semilla, obteniendo resultados d e 50 K g f h . Esto en l a

columna con diámetro i n t e r n o de 10 cm.

8 . La f l u i d i z a c i ó n es una operación que puede s e r usada

para limpiar y reventar continuamente la semilla de amaranto

(20)

RESUMEN

as semi, 1 l a s de arnarant.o í AL hyegc&n&hgggg, A , g y g g ~ t g ~ Y

e,

c ~ Q @ & - , etc ) hari sido r e c o n a c i d a s 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 f u C irnport.arit.e para

n u e s t , r o s ancest.rce5~ y diversas causas han c o n t . r i b u i d a a l a

d i srn i nc4c i bn d e su ~ 0 . 4 1 t. i v o I)

Para p r o c e s a r i ndi.4st.r ia.1metit.e o sernirid1.4st.r i a1rnerit.e l a s

semi 1 l a s d e amararitm se h a n 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 e l m&t.ado d e lecho

f l u i d i r a d n s i se puede r e a l i z a r #de w i a mariera r o r i t l t i ~ a tarit-o l a

1 i m p i e z a aiorno e l r e v e n t a d o . Et-! l a f l u i d i z a c i h n l a l i m p i e z a se

1 l e v a a cabo mks e f i c i e n t . e m e n t , e $que p o r t.amizado, d e h i d o a l a

d i f e r e n c i a d e d e n s i d a d e s ~qiue presetit.an l a s irnp1.4reras y l a % serni 1 las.

Se mariejarnn t.res d i f e r e n t . e s t.ipos de d i A m e t r o s I 2.5 5 Y

113 crn pata l a det.errninacitn d e 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 o h t e n 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 e n l a coli.rmrm

de 1 0 cm. de dikmet.ru fue de 145 g r a d o s C e n t , i g r a d o s , cort i.4I'IíI e f i c i e n c i a d e revetit.ado d e l 81 .W:.

Es p o s i h l s rnant.ener- l a s c o n d i c i o n e s $de r o n t i n u i d a d dent-ro d e l

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

(21)

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(23)

Tabla 1. Resultados de velocidades de f l u i d i z a c i á n 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

(24)

a ._c.. ,,

E

-

.

..

.

b

a

= ! E

(25)

..

..

. . ..

.

..

7 .

I c .

.-

, ,, .

.

.

_ .

~

.

..

--

2 .

u u

i

O

U

aJ

3

U

E

O

(26)

ANALISIS DE *'C:CIMPCINENTEC EN MUESTRAS DE AMARANTO

C Ama rant 1.1 s h v ~ oc h o n 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 , p a - 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, s e m i 1 l a

130 o. o090 0.90 0.00669 E p o l v o

100 0 . 0020 O . 20 0.00530 F p o l v o

>

100 0.0010 0.10

.

1

.

0CIr.iC~ 100.00

X w = FRACCION PECO RETENIDA ' ?

Dm = DIAMETRO MEDIO

.

i . '

(27)

ANALISIS DE COMPONENTES EN MUESTRAS DE AMARANTO

(Amarantus hypochondriacug)

. .

MUE~TRA 2 .

TAMICES . X w r e t e n c i o n D m ?

14 0. 03 1 0 3.10 0.Ci4745 A r a m a s , h o j a s , y a j a

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 c a s c a r i l l a , s e m i l l a

35 0. 0860 8.60 0.01299 D c a s c a r i l l a , s e m 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

(28)

ANALISIS DE COMPONENTES EN MUESTRAS D E 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 O 0 0.0010

>

100 0 . 0020

1 .0000

4.20 O . 06765 A r a m a s , h o j a s , p a 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 p o l v o

o.

10 0.00530 F p o l v o 0.20

1ClO. O 0

X w = FRACCICIN PESO RETENIDA

Dm = DIAMETRO MEDIO

ANALISIS

DE

COMPONENTES

MU4XlE4 3

(29)

.. , . .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 p o l v o

.

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 . t 1 I i s n.rn9nn o.oounn o.ooss1

(30)

ANALICIC DE COMPONENTES EN MUESTRAS D E AMARANTCI

(Amarantus hvvochondriacus)

MUESTRA

5.

- t TAM I CEC X w ret enc i on D m

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

D m = DIAMETRO MEDIO

ANP.LISIS

DE

COMPONENTES

MUESTW 5. 1 .

0.8

0.O.uU O.OS880 0.02815 ü.01309 0.0088B o.oosso

(31)

,, , , .. . .. - . . :

.

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

(32)

. . . . , ' C . % . * , ,

, , , .,.. '", ._.., ~... , . .. . ,.

-> 1006

c-

9- T- 6- 5- 4- ~ " (N/& 3- 2 - IO0 9 - 8 - 7 - 6 - 5-

,. . . 4-

bP

G m 5

3

-

P,

4.

i !

i

i

.

L / D = 1 . 0 D C = 2.5cm

L / D = 1 . 0

Bc=

5.0 cm

?

t

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 / r o g ) (

F I B : % EFECTO DEL DIAMETRO DE COIUMNA SOBRE L A FLUDIZACION DE

(33)

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 D E L A DENSIDAD DE CARGA E N L A FUIIDIZACION DE S D y u

(34)

lo00

9

e,

7

1 6

4 P

í

/A

5

4

3

2

I

.

Y-

.

.I '

h

$I ll

b

8

f B B

ib

I 2 3 I 4 I 5I 8

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 S E M I L L A S

(35)

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 ( R E F E R I O O S A BASURA 1 CON

RESPECTO A L TIEMPO Y E C . DE WEIBULT PARA SEMILLA CRUDA

(36)

I

. , .

...

<; i

,/ . ... .... - 8 .~ 1. .... i. ... ... ... ~ ~.

77- . . '

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