Tamizadora ultrasónica para un tamizado mejorado – Un caso práctico

El tamizado mecánico tradicional de polvos finos se ve a menudo dificultado por la rápida formación de aglomerados – a menudo provocada por la pegajosidad del almidón – que obstruyen rápidamente la malla del tamiz y reducen drásticamente la eficacia de la separación. El tamizador ultrasónico resuelve este problema crítico mediante el uso de vibraciones mecánicas de alta frecuencia que despejan continuamente la superficie del tamiz.
Los resultados del estudio aquí presentado revelan una mejora espectacular en la eficiencia de separación en comparación con los métodos convencionales; mientras que el tamizado tradicional permitía obtener menos del 55 % del material en el rango óptimo de 200-450 μm, el sistema ultrasónico mejoró significativamente la recuperación de la fracción deseada. Cabe destacar que un ciclo de tamizado de 10 minutos con una amplitud ultrasónica del 75 % logró aislar el 83,79 % de la harina de maíz dentro del rango de tamaño objetivo, lo que demuestra que el desatascado ultrasónico es un método de procesamiento altamente eficaz y justificado para garantizar una distribución precisa del tamaño de las partículas.

¿Quién se beneficia del uso de una cribadora ultrasónica?

• control de calidad & Investigación de laboratorio: Los científicos y técnicos que realizan análisis del tamaño de las partículas obtienen resultados precisos y reproducibles sin que se produzca la obstrucción de las mallas.
• industria alimentaria & Procesadores: Las industrias que trabajan con materiales a base de almidón, como la harina de maíz, trigo y centeno, se benefician de un tamaño de partícula uniforme, lo cual es esencial para optimizar productos como los extruidos expandidos directamente.
• Operaciones de fabricación: Las instalaciones que utilizan la extrusión o procesos similares mejoran la calidad de sus productos finales, ya que el tamaño uniforme de las partículas garantiza una mejor transferencia de calor y las propiedades texturales deseadas durante el procesamiento.

Caso práctico: Agitador ultrasónico para eliminar los residuos acumulados en los tamices durante el tamizado de harina de maíz

El estudio de caso de Brnčić y sus colaboradores (2009) evalúa el uso del tamizador ultrasónico Hielscher para mejorar el tamizado de la harina de maíz destinada a la producción de alimentos extruidos de expansión directa, incluidos los aperitivos enriquecidos con proteínas de suero o de soja. El tamaño de las partículas es fundamental en la extrusión, ya que influye en la mezcla de los ingredientes, la transferencia de calor, la expansión y la textura del producto final. Por ello, los investigadores se propusieron aislar las partículas de harina de maíz de entre 200 y 450 μm. – el rango recomendado para esta aplicación.

Se realizaron pruebas de tamizado convencional durante 5, 10 y 15 minutos. Dado que la harina de maíz contiene almidón pegajoso, las partículas chocaban entre sí y formaban aglomerados que obstruían el tamiz, especialmente la malla de 450 μm. La obstrucción comenzó en el primer o segundo minuto y se agravó a medida que se prolongaba el proceso. En consecuencia, la proporción de harina dentro del rango deseado descendió del 55,58 % tras 5 minutos al 54,11 % tras 10 minutos y a solo el 49,37 % tras 15 minutos.

Los ensayos se repitieron utilizando un sistema ultrasónico con una potencia nominal de hasta 250 W y que funcionaba a 24 kHz. Tres amplitudes ultrasónicas – 25 %, 50 % y 75 % – se evaluaron en cada intervalo de tamizado. Las vibraciones mecánicas de alta frecuencia atravesaban el tamiz, desintegraban los aglomerados y mantenían despejadas las aberturas de las mallas.

Los tamices con vibración ultrasónica supusieron una mejora considerable:

• Tras 5 minutos, la fracción aprovechable aumentó con la amplitud, alcanzando el 79,57 % con una amplitud del 75 %.
• Tras 10 minutos a una amplitud del 75 %, el 83,79 % de la harina se situó dentro del rango objetivo, frente al 54,11 % obtenido con el tamizado convencional. – un aumento de casi 30 puntos porcentuales.
• Tras 15 minutos al 75 % de amplitud, la fracción objetivo se mantuvo igualmente elevada, en un 83,4 %, frente al 49,37 % registrado sin ultrasonidos.

Los dos mejores resultados superaron el umbral del 75 % establecido en el estudio como referencia para un procesamiento económicamente viable.

Resultados del tamizado de harina de maíz con el tamizador ultrasónico tras 10 minutos
Estudio y gráfico: ©Brnčić et al., 2009.

Por lo tanto, la principal ventaja del tamizado por ultrasonidos es su capacidad para evitar el atasco de los tamices, al tiempo que proporciona un rendimiento mayor y más constante de material con el tamaño adecuado. Además, permite mantener la capacidad de tamizado, reducir la dependencia de los métodos de limpieza manuales o mecánicos y limitar los riesgos asociados al deterioro de las mallas y a la contaminación del producto.

En general, el estudio determina que 10 minutos de tamizado con una amplitud ultrasónica del 75 % constituyen la condición más eficaz de las analizadas. La fracción de harina resultante permite una mezcla más uniforme con los concentrados proteicos y debería favorecer una extrusión, una expansión y una textura del producto más homogéneas. El método también podría ser adecuado para la separación por tamaño de partícula de otros materiales en polvo.

¿Por qué debería utilizar un tamizador ultrasónico?

• Eliminación del taponamiento del tamiz: El tamizado convencional de polvos finos y pegajosos (como la harina de maíz) suele provocar un rápido atasco de las mallas debido a la aglomeración de partículas causada por la viscosidad del almidón. Las vibraciones ultrasónicas desintegran continuamente estos aglomerados, manteniendo despejadas las aberturas de las mallas durante todo el proceso.
• Aumento significativo del rendimiento y la precisión: Al evitar las obstrucciones, el tamizado por ultrasonidos puede mejorar considerablemente la recuperación de la fracción de partículas deseada. Por ejemplo, en el caso práctico, la fracción objetivo (200-450 μm) pasó de menos del 55 % con el tamizado tradicional a más del 83 % utilizando ultrasonidos.
• Optimización del procesamiento posterior: Una distribución precisa del tamaño de las partículas es fundamental para el análisis, el control de calidad y las aplicaciones industriales.
• Rendimiento superior con partículas finas: Los métodos tradicionales suelen fallar con mallas finas (por ejemplo, de 450 μm o menos) debido a su rápida obstrucción. La limpieza ultrasónica garantiza que incluso las mallas más finas sigan siendo eficaces, lo que permite una separación de alta precisión de polvos finos y suspensiones.
• Mayor durabilidad de la malla, menor necesidad de limpieza: Los discos mecánicos de limpieza de tamices o la intervención manual pueden resultar ineficaces y, además, pueden dañar las delicadas mallas de los tamices. Las tamizadoras ultrasónicas reducen el desgaste de las mallas de los tamices.
• Eficiencia en tiempo y costes: El tamizado por ultrasonidos permite obtener mayores rendimientos en menos tiempo, en comparación con los prolongados tiempos de tamizado tradicionales, que dan lugar a menores índices de recuperación. Esta eficiencia reduce los costes de mano de obra y aumenta el rendimiento del laboratorio.
• Versatilidad en todos los sectores: Aunque se ha demostrado con materias primas alimentarias como el maíz, el trigo y la harina de centeno, esta tecnología es aplicable a diversos polvos finos y partículas en suspensión en líquidos, lo que la convierte en una herramienta valiosa para la investigación en los ámbitos farmacéutico, químico y de la ciencia de los materiales.
• Mayor reproducibilidad: Al proporcionar un mecanismo de desbloqueo coherente y controlado, el tamizado por ultrasonidos reduce la variabilidad asociada al tamizado manual o al golpeteo mecánico, lo que da lugar a resultados analíticos más fiables y repetibles.

Literatura / Referencias