Planta de alimentos: mitos y realidades. V. ¡Volver a los básicos!

V. ¡Volver a los básicos!

Después de ¿Cuántos días? de encierro voluntario o forzado, depende de dónde te encuentres, en la no tan cómoda habilitada oficina de mi Casita del Cerro, reflexiono sobre lo que nos está pasado con esta pandemia de Covid-19.

La humanidad ha logrado llegar hasta las simas más profunda de los océanos, pusimos un hombre en la luna, hemos mantenido por más de un año a personas viviendo fuera de nuestro planeta en una estación espacial, mandamos una sonda más allá de los confines de nuestro sistema solar, miniaturizamos robots (nanobots) para usarlos tanto en medicina como para usos industriales. Pero un simple virus ha paralizado al planeta y la mejor forma de controlarlo es ¡DISTANCIAMIENTO SOCIAL E HIGIENE PERSONAL! y que creen… Es lo mismo que se ha estado haciendo desde hace más de 1,600 años para controlar las pandemias; la Peste Bubónica, la Peste Negra, la Viruela, el Cólera, y un muy largo etcéteras de pestes y pandemias que han asolado a nuestro deteriorado planeta.

En otras palabras, hemos regresado a manejar los aspectos BÁSICOS de convivencia social e higiene mientras se encuentra una solución definitiva al problema.

Desde mi Casita del Cerro reflexiono ¿Y si es lo mismo en la Plantas de Alimentos Balanceados (PABAS)?

La tecnología ha llegado hasta nuestras plantas y nos hemos olvidado del porqué suceden las cosas en la operación del día a día. Mucho cuidado, no digo que debamos regresar al cincel y al martillo; simplemente digo que recordemos, sí, que nos acordemos de cuáles son los ASPECTOS BÁSICOS DE OPERACIÓN de nuestros procesos.

Ayúdame a REGRESAR A LOS BÁSICOS y empezaremos por lo que causa más dolores de cabeza en una PABA que es; PELETIZADO.

Sabemos perfectamente que el proceso de peletizado involucra un enorme número de parámetros que afectan la productividad y la calidad del producto trabajado. Como estamos en los Básicos, nos iremos solo por aquellos parámetros que de una forma u otra podemos controlar; esto es:

Acondicionamiento de la harina
Dados y Rodillos

Supongo que ya conocemos como está integrado nuestro alimento en forma de harina (fórmula o receta), el flujo desde las tolvas de almacenaje es continuo, conocemos el flujo que pasa por nuestro transportador alimentador y llegamos al acondicionador. Hay dos parámetros que nos afectarán en este proceso:

1.- Tiempo de retención.
2.- Calor y humedad.

Iniciemos con lo que puede ser más problemático. El Vapor, que es nuestra fuente de Calor y de Humedad. Más adelante hablaremos del tiempo de retención.

Para poder entender que sucede dentro del acondicionador, es necesario hablar de Termodinámica (tranquilos, como dijo mi Maestro y Sensei, Ing. Enrique Macías, lo digeriremos poco a poco). Solo como referencia, la termodinámica es aquella parte de la ciencia que nos ayuda a entender la transferencia de energía (¿se acuerdan de los primeros cursos que tomamos donde siempre nos preguntaban si el peletizado es arte o ciencia? Ahora nos tocó estar del lado de la ciencia). De una forma muy elemental:

1ª. Ley de la Termodinámica: La energía no se crea ni se destruye, solo se transforma. En cualquier proceso que podemos imaginar, la energía en juego es siempre la misma. Si ganamos energía, debe ser a costa de algo o alguien, y si la perdemos, debe ir a algún sitio. No podemos obtener energía de la nada.

2ª. Ley de la termodinámica: La entropía de un sistema (cerrado y que no esté en equilibrio), tiende a incrementarse con el tiempo, hasta alcanzar el equilibrio. Las reacciones energéticas se dan en un solo sentido. El calor siempre fluye hacia el frío. Entalpía (cantidad de energía que tiene un cuerpo) y Entropía (grado de desorden de la energía en ese cuerpo).

3ª. Ley de la Termodinámica. Es imposible alcanzar la temperatura de 0 °K (cero absoluto), en un número finito de procesos, lo que en la práctica significa que es imposible alcanzar dicha temperatura. Eso quiere decir que todos los objetos del universo tienen una temperatura superior a 0 °K, por lo que todos los objetos del universo, tienen algo de calor, aunque sea muy poco. Y, por tanto, ninguno escapa de la Termodinámica.

Ley “Cero”. Dice que dos sistemas que estén en equilibrio termodinámico con un tercero, entonces están en equilibrio entre sí. (Esta la usaremos cuando lleguemos al tema de enfriado de pellets).

Entremos en materia; supongamos que te encuentras de vacaciones (cuando se podía) en la playa, tienes sed, vas a la nevera y sacas una cerveza (¿si sabes que una cerveza?) y la dejas sobre la mesa mientras te preparas una exquisita botana. Regresas y te encuentras que alrededor de la cerveza hay un charco de agua y la cerveza está sudando copiosamente. ¿De dónde salió esa agua? Regresas a tu ciudad que está en el interior del país y nuevamente tienes sed (ah cuanta sed), sacas otra cerveza, la pones sobre la mesa (hay que preparar la botana) y… otra vez el charco de agua alrededor de la cerveza, pero en menor cantidad. La explicación es bastante simple. El aire tiene cierta concentración de humedad relativa; esto es, humedad contenida en el aire. La diferencia de temperatura entre la cerveza (bien fría) y el medio ambiente hizo que la humedad contenida en el aire se condensara sobre las paredes del recipiente que contiene la cerveza (lata aluminio, alta transmisión de calor o botella de vidrio, menor transmisión de calor). ¿Recuerdan? El calor, que siempre fluye hacia el frío, arrastró la humedad contenida en el aire. La diferencia entre el tamaño del charco en la playa y en tu ciudad es por las diferencias de temperatura y humedades relativas ambientales.

Es lo mismo que sucede dentro de un acondicionador.

Las partículas de la harina relativamente frías entran en contacto con el vapor, el calor del vapor se transfiere a la partícula, causando un incremento en la temperatura. Por cada 0.28 kWh de calor (a 0 psig) transferido del vapor a la harina, 2.2 kg de agua se condensa en la superficie de las partículas de la harina (KSU, 1998). Es el fenómeno de condensación de vapor de agua del aire húmedo a la superficie de nuestra cerveza fría.

Una vez que la condensación en el líquido tiene lugar en la superficie de la partícula, tanto el calor como la humedad comenzaran a migrar a la partícula debido a una diferencia de gradiente de humedad entre la superficie y el interior de la partícula. Mismo principio de difusión (en este caso, calor y humedad) desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración. El calor suministrado por el condensado del vapor proporciona la energía para impulsar la migración.
Los granos y cereales, las harinas proteínicas y otros ingredientes comunes son típicamente buenos aislantes (bajo coeficientes de transferencia de calor), el proceso de migración de calor y humedad es relativamente lento. Por esta razón tanto la productividad como la calidad del alimento son afectadas por el tamaño de partícula de la harina y el tiempo de retención.

Para realizar un seguimiento del proceso de acondicionamiento, es importante medir la temperatura y humedad de la mezcla, tanto al entrar como al salir del acondicionador.

Por ejemplo, si la temperatura inicial es de 20 °C y la temperatura final de 70 °C, el aumento de la temperatura es de 50 °C. Como regla general, se añaden aproximadamente 1 punto porcentual de humedad por cada 14 °C de calentamiento de la harina (KSU, 1984).

Por lo tanto, el aumento de humedad durante el proceso de acondicionamiento en este ejemplo sería de aproximadamente 3.5 puntos porcentuales. Una harina con un porcentaje bajo de humedad (12.5%) soportará perfectamente la humedad adicionada y un buen acondicionado. Por otro lado, si ya tenemos el 12.5% de humedad inicial y le añadimos humedad durante el mezclado, la harina no tendrá la capacidad de llegar hasta la temperatura deseada por no poder la máquina peletizadora soportar la adición de humedad haciendo que la harina se deslice sobre la superficie del dado produciendo una tecata (costra o cascara en otros países) tipo cartón y provocando un atascamiento del dado. En el caso contrario, una pobre cantidad de humedad, provocará pellets secos, frágiles y una baja productividad.

El conocer la temperatura y humedad de nuestra harina mezclada antes de entrar a la cámara de acondicionamiento es esencial para poder determinar la presión de vapor y la cantidad de vapor añadido.

En nuestra próxima entrega, nos enfocaremos en el VAPOR, y conceptos como Entalpía, Calor Latente y Calor Sensible; Vapor y Líquido Saturado, Calidad de Vapor y algunos ejemplos numéricos para cálculo de vapor y humedad añadidos.

Todo esto ya lo sabíamos, está en la literatura, por eso; ¡REGRESEMOS A LOS BÁSICOS!

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