Molineria Moderna-Actualizada (Rafael Riveros)

EDIAGRO LTDA.MOLINERIA MODERNA DE

ARROZ

EQUIPOS, TECNICAS GENERALES

REV. AGOSTO 2006

PILADO DEL ARROZ, ASPECTOS TÉCNICOS HISTORICOS

• Tecnología primitiva: mano y mortero, todavia en uso en regiones subdesarrolladas.

• Primeros intentos de mecanización: molinos de Jonathan Lucas en Carolina del Sur (siglo xviii):– Uso de rueda hidráulica– Piedras giratorias para el descascarado– “Manos” de 100 kilos de peso y morteros de madera - 32 a 44 golpes por minuto.

– Ventiladores para aventado de cascara. – Capacidad de 1.500 toneladas anuales.

FOTO TOMADA POR CESAR MARTINEZ, CIAT

PILADO DE ARROZEN CHOCO, COLOMBIA

PILADO DEL ARROZ, ASPECTOS TÉCNICOS HISTORICOS

• Desarrollos posteriores en Alemania (Schule), Inglaterra (Lewis Grant). Adaptacion de maquinas de molineria de trigo y de maiz.

• Separadoras de paddy de mesa, Schule• Desarrollo de los conos pulidores (abrasion) por Grant.

• Desarrollo de los pulidores de fricción por Engelberg de Nueva York

EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE MOLINERÍA DE ARROZ EN COLOMBIA Y

VENEZUELA 1960 – 2000

– 1960, desarrollo de sistemas de secado de arroz de flujo continuo

– 1970, separadoras de paddy de alto rendimiento

– 1970, descascaradoras de rodillos de caucho

– 1970, pulidores de fricción

– 1990, descascaradoras de alto rendimiento:

EVOLUCIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE MOLINERÍA DE ARROZ EN COLOMBIA Y

VENEZUELA 1960 – 2000

– 1990, pulidores con adición de agua

– 1990, unidades verticales para blanqueo y pulimento

– 1990, sistema “combinado”: abrasivo –friccion – brillador, o

– 1998, abrasivo, abrasivo, brillador

– 1999, uso de “recetas” de molienda.

IMPORTANCIA ECONÓMICA DEL GRANO PARTIDO.

• INDICE DE PILADA 54% 56% 58% 59% 60%

• GRANO PARTIDO 15% 13% 11% 10% 9%

• ARROZ DE PRIMERA, E,

• (8% DE PARTIDO) KG 587 609 630 641 652

• ARROZ QUEBRADO,

• Q, KG 103 81 60 49 38

• RENDIMIENTO E/Q 5.7:1 7.5:1 10.6:1 13.2:1 17.2:1

• INDICE DE VALOR

• DE VENTAS % 94.8% 96.5% 98.2% 99.1% 100%

MEDIDORES DE BLANCURA Y MOLIENDA

• Desarrollo de medidores del tipo de las unidades Kett o del Satake Milling Meter, mm1, que permiten medir el avance del pulimento.

• La blancura es el porcentaje de luz reflejada por la muestra (el instrumento Kett tiene un rango de 15% a 60%)


• La transparencia es el porcentaje de luz que atraviesa la muestra (entre 0.00% y 9.99%)

• El grado de molienda se calcula con los resultados de la blancura y la transparencia con ayuda de un algoritmo definido por la fábrica.


• El grado de molienda pueden variar entre 0 que corresponde a arroz “cargo” y 199que corresponderia a un arroz que llegase a tener la blancura de la nieve.

• Una lectura de 100, corresponde aproximadamente a un grano al cual se le ha removido la totalidad de las capas de salvado

ANALIZADOR DE ARROZ SUZUKI S 21

CARACTERISTICAS

• Utiliza las nuevas capacidades de análisis de imagen y fotografía en cada muestra entre 3.000 y 4.000 granos.

• El usuario define lo que entiende por grano entero (por ejemplo grano de más de 60% de la longitud promedio), por grano yesado (por ejemplo más de 50% de la superficie yesosa) de tal manera que también queda definido el grano "panza blanca“, etc.

CARACTERISTICAS

• El sistema (equipo y software), determina: blancura total, blancura sin considerar el yeso, porcentaje de partidos y de grano de menos de 1/4 de tamaño, porcentaje de yesados, porcentaje de granos con manchas o defectos.

• Por medio de las fotografías analiza, grano a grano, el volumen y calcula el peso de cada fracción de grano.

CARACTERISTICAS

• Para determinar el peso calcula el volumen de los granos yesados y de los translucidos y aplica diferentes densidades a cada uno.

• El sistema puede analizar unas 20 muestras por hora, dependiendo de la capacidad del computador que se utilice.

EJEMPLO DE LA OPERACIÓN EN LA PANTALLA DEL

COMPUTADOR

Posición para la entrada de datos

Posición para calcular despuésde la entrada de los datos

Posiciones para leer resultadosde cada tipo de grano

Configuración de parámetros:partidos, yesosos

Resultados globales

Distribución, en pesode los granos enterosTres cuartos, medio, Menos de medio (granza)

Peso de granos yesados en cada fracción

% de área yesada

en cada fracción

Fracciones:Entero, ¾,½, 1/4

Blancura,Total: con yesoArea vítrea: sin yeso

Análisis de granos quebrados

Resultados de la fracción de enteros

Ancho

Yesado

Longitud

Parámetrosestablecidos

Granos enteros yesados

MEDICION DE LA CONCENTRACIÓN DE GRASA EN LA SUPERFICIE (SURFACE FAT

CONCENTRATION)

• Procedimiento que remueve toda la grasa de la superficie por medio de éter y compara el peso de la muestra antes y después de la remoción de eter. La remoción de grasa corresponde a la remoción de salvado. Este método fue definido por hogan and leobald (1961).

RESULTADOS DE LABORATORIOMEDIDORES DE BLANCURA

• PROMEDIO DE ARROZ RESULTADOS DEL CORRIENTE MEJOR ARROZ

• DISPONIBLE EN COLOMBIA

• BLANCURA 40.0 44.4

• TRANSPARENCIA 3.1 4.5

• GRADO MOLIENDA 102 127

• PARTIDO 6.0% 0.7%

• YESADO 2.0% 0.0%

• PANZA BLANCA 6.0% 4.4%

EQUIPOS DE LA MOLINERIA MODERNA

• Pesaje granos en flujo continuo:

– Paddy seco de las secadoras al almacenaje

– Paddy del almacenaje al molino

– Arroz blanco y subproductos.

CLASIFICADORA POR GROSOR

• Clasificadora de precisión: fabricada por Carter Day, Super Brix y otras empresas. Clasifica por grosor y por ancho.

• Para clasificar por ancho se utilizan cribas con guías longitudinales que alineen al grano. La clasificación por grosor se hace con cribas de perforaciones redondas. Se debe recordar que:

• El arroz en caída libre permite separaciones por largo y grosor.

CLASIFICADORA POR GROSOR (2)

• El arroz sobre una superficie plana perforada puede separarse por longitud y ancho.

• La capacidad y eficiencia de estos equipos depende de la adecuada selección de las zarandas, el área abierta y el grado de agitación interna que se alcance de los granos y que permita su “caída libre”.

CLASIFICACION POR GROSOR

Cilindro clasificador

Grano en caída libre

Perforación calibrada

CLASIFICACION POR GROSOR EN CAIDA LIBRE

TRIEURS

• Cilindros trieurs: se utilizan para separar granos quebrados y semillas del grano entero, paddy o descascarado.

• El tipo de trabajo que realice depende del tamaño de los alvéolos, velocidad y ángulo de la bandeja interna.

MESAS GRAVIMETRICAS

• Mesa gravimétrica: se ha venido utilizando recientemente para separar flujos de grano poco uniformes en tres flujos separados clasificados por longitud y grosor. De esta manera se puede mejorar la operación de descascaradoras, del sistema de blanqueo y de las clasificaciones por tamaño y de tipo óptico.

MESAS GRAVIMETRICASRECUPERACION DE PADDY DE LA

CASCARA

• Se estima que en condiciones normales de operación, las aventadoras, con la cáscara, pueden expulsar entre 1% y 3% de arroz paddy.

• Las mesas gravimetricas se pueden utilizar para recuperar este paddy de manera economica, si el flujo es suficientemente grande.

DESPEDREGADORA

• Es un tipo especializado de mesa gravimétrica que separa piedras, terrones y vidrios del arroz paddy. También tiene aplicación en la recuperación de arroz paddy que expulse la aventadora de cáscara. La graduación de aire para cada aplicación, es, naturalmente, diferente.

DESCASCARADORAS

SISTEMA TRADICIONAL

Posición inicial

pivote

platina de impacto

Posición con rodillo desgastado

pivote

DESCASCARADORAS

SISTEMA SCHULE, DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL

El punto de contacto permanece invariable

Ventiladores de enfriamiento

DESCASCARADORAS

DETALLE DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE LA DESCASCARADORA SATAKE

Alimentador

Platina de impacto

Tomado de folleto Yamamoto

Rubber Roll Huller DRHC

• Well proven Sortex feeder

• With vibro feeder

• With product pre-acceleration

• With feed point control (patent pending)

• And sanitation to highest Buhler standards

DIAGRAMA FACILITADO POR BUHLER

Husk Separator DRSBHigh performance husk separatorOnly 2 fractionsHigh capacityEasy adjustment


SEPARACION DE PADDY

• La descarga de grano de las aventadoras contiene una mezcla del arroz paddy no descascarado y de arroz “cargo” o integral.

• La separadora de paddy selecciona, con base en las diferencias de densidad de los productos, el arroz cargo y el paddy no descascarado.

• En la industria se utilizan dos tipos principales de separadoras, el de mesa con celdas zig-zag interiores y el de láminas alveolares con movimiento de vaivén e inclinación variable.

SEPARADORA DE MESA

• La “Cenicienta”, patentada por Mr. Friedrich Hermann Schule en Hamburgo en 1892

SEPARADORAS DE MESA

• “a causa del movimiento de vaivén, el grano es arrojado contra las paredes de la cámara y desde allí rebota de pared a pared”.

• “Los ángulos de rebote del arroz descascarado son distintos de los del no descascarado, en función de su diferente peso específico”.

SEPARADORAS DE MESA

• “Por este procedimiento, estratificando el producto en cámaras zig zag y con ayuda de la inclinación de la mesa, el arroz descascarado, específicamente más pesado, y el no descascarado, más ligero, son transportados en dos direcciones opuestas y, descargados de la máquina por separado” (del libro clásico de Karl Fisher)

SECCION TRASVERSAL

1. sistema de alimentación

2. primera cámara del dispositivo de alimentación para distribuir la carga a todo el largo de la mesa

5. segunda cámara.

3. aperturas en la pared divisora

4. ranuras ajustables

6. entradas situadas en la parte inferior de la segunda cámara (alimentación individual)

7. pletina inclinada (ajuste fino de la carga)

8. laberinto

9. canales de caída, con una sección transversal mayor

10. placas deflectoras o de desvío

11. compartimiento individual

12. estatificación vertical de arroz, si los compartimientos individuales están suficientemente cargados

13. cámara inferior, recibe el producto con mayor peso especifico (cargo)

14. cámara superior, recibe los granos con menor peso específico (paddy)

15. placas colocadas en la cara alta de la mesa, regulables individualmente, impiden la salida del material mas pesado por la salida del material liviano.

4. ranuras ajustables

7. pletina inclinada (ajuste fino de la carga)

8. laberinto

9. canales de caída, con una sección transversal mayor



13. cámara inferior, recibe el producto con mayor peso especifico (cargo)


11. compartimiento individual


14. cámara superior, recibe los granos con menor peso específico (paddy)

15. placas colocadas en la cara alta de la mesa, regulables individualmente, impiden la salida del material mas pesado por la salida del material liviano.

ORDEN DE IMPORTANCIA DE LAS VARIABLES DE AJUSTE

VARIABLE IMPORTANCIA PONDERADA

Inclinación de la mesa 10

Flujo de alimentación (para conseguir la adecuada estratificación en las celdas)

6

Frecuencia, golpes por minuto 5

Carrera, longitud 2

Altura de la pletina de retención (lado alto) 1

VARIABLES DE AJUSTE RAPIDO

• En la operación normal, para obtener un optimo grado de separación y capacidad por celda, la inclinación de la mesa, la carga de grano y las revoluciones por minuto deben ser combinadas de la mejor forma posible.

• El largo de la carrera y las otras variables de ajuste tienen menor efecto y pueden ajustarse una sola vez.

BAREMOS, CON BUENOS EQUIPOS, BIEN CALIBRADOS– Granos paddy en el “cargo”: menos de 1 en 100 gramos

– Porcentaje de “cargo” en el paddy: menos de 15%

• Los resultados se pueden afectar por factores externos como: mezcla de diferentes variedades y alta dispersión de la humedad de los granos individuales

CARGO ENTRADA MESADESCASCARADO 94%

AVENTADO

CARGO ACEPTADOCONTAR GRANOS PADDY POR 100 GRAMOS

RECTIFICACION DE ARROZ “CARGO”

• Antes de iniciar el proceso de blanqueo y pulimento conviene rectificar el cargo.

• La rectificación hecha con clasificadoras de precisión puede hacerse para separar:– Más gruesos (paddy, rojo, piedras, semillas) o

– Más delgados (inmaduros, piedras)

CARGO RECTIFICADO CON ZARANDAS CILÍNDRICAS, SEPARACIÓN DE MÁS GRUESOS. PUEDE REDUCIR EN 50% LOS GRANOS PADDY POR 100 GRAMOS

PADDY EN EL CARGO

• La presencia tolerable de granos con cáscara (paddy) en el producto aceptado depende de la disponibilidad de equipos de clasificación por grosor y de clasificación por color.

• La tolerancia se puede aumentar a 3 o 4 granos paddy por 100 gramos si se cuenta con estos equipos.

PADDY EN EL CARGO

• Los equipos de molienda multipaso, suave, tienen menor tolerancia a la presencia de granos paddy en el integral, pues no realizan prácticamente ningún descascarado.

• Los equipos del tipo “vertijet”, por el contrario, pueden descascarar los granos paddy que se pasen, por la mayor agresividad de su acción.

“INTEGRAL” EN EL PADDY

• La presencia de grano integral en el paddy (rechazado) afecta la producción de grano entero, pues el grano retornado, sin cáscara, es más afectado por la agresividad de la acción de descascarado, que el paddy.

RETORNO PADDY SEPARADORATRABAJO DE BAJA EFICIENCIA: 60% PADDY, 40% “INTEGRAL”

COMPOSICIÓN RECHAZO SEPARADORA DE BAJA EFICIENCIA

PADDY INTEGRAL

DISTRIBUCION DE CARGA EN UNA MESA SEPARADORA DE PADDY BIEN CALIBRADA

Total entrada = 100%, del cual 94% integral, 6% paddy

Aceptado: 92,8% (94% – 1,2%), idealmente con menos de 1 grano de paddy por 100 gramos de la muestra

Rechazado: 7,2%del cual = 6%, paddy con integral = 20% del rechazado, equivalente a 1,2% del total

INTEGRAL RETORNADO

• 1,2% del total soporta, sin la protección de la cáscara, los esfuerzos de descascarado que contribuyen a quebrarlo

DISTRIBUCION DE CARGA EN UN SISTEMA POBREMENTE CALIBRADO

Total entrada = 100%, del cual 90% integral, 10% paddy

Aceptado: 86% (90% – 4%), con 50 o más granos de paddy por 100 gramos de la muestra

Rechazado: 14%, paddy con integral = 40% del rechazado, equivalente a 4% del total

INTEGRAL RETORNADO

• 4% del total soporta, sin la protección de la cáscara, los esfuerzos de descascarado que contribuyen a quebrarlo

AJUSTES DURANTE EL PROCESO

• Los ajustes durante el proceso deben ser continuos. El trabajo del molinero se debe hacer principalmente midiendo la calidad del producto en las salidas de las máquinas y haciendo de manera inmediata los ajustes y calibraciones

SEPARADORAS

De la aventadora , 100%

70% cargo , 10-15 g ranos /kilo 15% mezcla 15% paddy

DISTRIBUCION DE PRODUCTOS EN UNA SEPARADORA DE BANDEJAS BIEN CALIBRADA

BLANQUEO Y PULIMENTO


Aleurona conjunto de gránulos protéicos localizados en la parte externa del endospermo. Del Griego aleuron que significa harina.

Peso %


Distribución de la capa de aleuronaEn cada parte del grano de arroz

Sección transversal del grano

Dimensiones del grano de arroz

(ranura)

(ranura)


Relación entre fisuras y grano quebrado


Acción de abrasiónAcción de fricción

Movimiento interno del arroz en la máquina

NUEVOS DISEÑOS DE BLANQUEADORES ABRASIVOS

• Reemplazo de piedras fundidas in-situ por unidades vitrificadas– Las piedras tradicionales se funden con esmeril (50%), y cloruro y magnesita (50%)

– Las vitrificadas tienen 80% de esmeril


• En las tradicionales es necesario escarificar las piedras con frecuencia para que aflore el esmeril.

• El nucleo cementante es duro y se empasta.


• En las piedras nuevas el cementante es poroso, se desintegra con el esmeril y no se empasta.

• Las maquinas de nuevo diseño utilizan mayor cantidad de aire que los conos tradicionales

Conos por secciones, vitrificados

Whitening Section

filters

Brown rice

MMUA H2O (30 l/h 3 bar)

HighPoly IV

White Riceaprox. 40 - 43 Kett

H2O MEAF

MYAFTopWhite II


TopWhite BSPB Working principle

• Input

• Feed screw

• Milling chamber

• Counterweight

A

4



• Rotor

• Screen

• Brake bars

• Aspiration



Adjustments• Counterweight• Position of vertical brakes


BLANQUEADORES ABRASIVOS

FACTORES DE MOLIENDA EN BLANQUEADORES ABRASIVOS, EN ORDENDE IMPORTANCIA

REMOCION DESALVADO

GRANO PARTIDO CAPACIDAD

Cribas Frenos AireFrenos interiores Contrapeso FrenosVelocidad Velocidad CribasGrado esmeril Cribas VelocidadContrapeso Esmeril EsmerilCantidad de aire Aire ContrapesoFuente: Satake Milling Collegue. Adaptado por Ediagro Ltda.


• La remoción de salvado está influenciada, en primer lugar, por el tipo de cribas (ángulo de las ranuras, “botones” retardadores interiores),

• En segundo lugar por el número y calibración de los frenos interiores.

• En tercero por la velocidad periférica.


• La cantidad de aire aparece como el factor de menor importancia en relación con la remoción de salvado.

• En consecuencia, si el objetivo en un momento determinado es aumentar la acción de blanqueado, los ajustes deberán concentrarse, inicialmente, en las cribas y frenos y no en el contrapeso o cantidad de aire.

Rice Mills Water Polisher HighPoly IVInput

Feed screw

Humidifying chamber

Polishing chamber

Counterweight

Outlet

Cooling

Aspiration

Access for samples

Water Dosing


Water Polisher HighPoly IV Humidifier• Uniform coating of the rice kernels with a thin film of water on each kernel

• Amount of water (0.2% -1,0%)


Water Polisher HighPoly IV Polisher

• Rotor

• Screen

• Aspiration


BLANQUEADORES DE FRICCION

FACTORES DE MOLIENDA EN PULIDORES DE FRICCIONCribas Variaciones en la orientación de las aberturas y en la

existencia y cantidad de protuberancias.Longitud de la cámara Cámaras más largas producen mayor tiempo de

retención.Cantidad de aire Mayor cantidad de aire mayor rendimiento, hasta cierto

punto.Masa giratoria Dos estrías: mejor molienda, cuatros estrías mejor brillo.Fuente: Satake Milling Collegue, adaptado por Ediagro Ltda.

PULIDORES DE FRICCION CON AGUA

FACTORES QUE AFECTAN EL RENDIMIENTO DE LOSBRILLADORES CON AGUA

Cribas: inclinación de aberturas , presencia de pro tuberancias (“botones”).Número de pasos previos.Tempera tura del arroz.Cantidad de agua .Presión de aire (mayor cantidad de aire mayor posibilidad de aumeta r lacantidad de agua)Contrapeso.Fuente: Satake Milling Collegue, Adaptación de Ediagro Ltda.

PULIDORES CON AGUA

• La adición de agua se hace en cantidades muy reducidas (0.3% a 0.4% en peso)

• Ablanda el salvado aun no removido, para facilitar su extracción con baja presión.

• Una fuerte corriente de aire remueve todo el material que se va aflojando y evita que sea depositado nuevamente sobre el producto.

CLASIFICADORAS POR COLOR


ESPECIFICACIONES PARA COMPRA

• Se debe “comprometer” a los fabricantes con capacidades, remociones y rechazos.

• Se define a los fabricantes los contenidos de "contaminantes" y de "defectos“. Se trata de dos conceptos diferentes cuyo nivel de afectación puede ser cuantificado.

• Para definir el nivel de defectos y contaminantes se pueden analizar varias muestras que sean representativas e indicar el valor inicial en la tabla que sigue.

ESPECIFICACIONES PARA COMPRA

• Para marcas de arroz de primera línea, normalmente se pide que los contaminantes y los defectos de color se remuevan totalmente (100%).

• Los defectos de granos con panza blanca y yesados normalmente se reducen a un nivel de 6% o 7%.

• Los fabricantes deben confirmar en su oferta los niveles de remoción de contaminantes y defectos y deben garantizar la capacidad en toneladas por hora y el nivel de granos buenos en los granos rechazados.

PAR AM ETRO S PA RA EV A LUA R U N M AQ U IN A SO R TEADO RA D E A R RO Z

CAPA C ID AD G A R AN T IZ AD A E N T O N E LAD AS PO R H O R A CO N L A S S E PAR AC IO N E S D E C O N TAM IN AN T E S Y D E FE C TO S Q U E SE IN D ICAN M ÁS A D E LA N T E

¿?

T o ne lad as p o r ho ra CO N TAM IN AN TES N ive l in ic ia l R edu cc ió n p r im e r

p a so d ire c to R ed u cc ió n d e sp u é s

rep aso in te rno P ied ra s C r is t a l P lá st ico s b la n co s D EFEC TUO SO S N ive l in ic ia l R edu cc ió n p r im e r

p a so d ire c to R ed u cc ió n d e sp u é s

rep aso in te rno G rano s p icad o s p o r in s e c to s

1%

A rro z ro jo G rano s am ba r ino s G rano s ve rd e s ( inm ad u ro s) G rano s m a l p u lid o s (co n sa lv ad o )

G rano d e sco lo r id o G rano s ye sad o s 1 2 % G rano s co n p anza b la nca 5% G rano co n cá sc a ra 1 0 po r k ilo R ECH A ZO S

G rano s bu e no s “a r ra s t rad o s” co n lo s g rano s sep a rad o s d e sp u é s d e rep aso in te rno %

¿?

Molineria Moderna-Actualizada (Rafael Riveros)

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