DISEÑO DE ZARANDA ROTATORIA PARA LIMPIEZA EN SECO DE RAÍCES DE MANDIOCA.

Alterach, Miguel Angel; Uhrich, Santiago; Acosta, Andrea
Centro INTI Misiones
dacosta@inti.gob.ar


INTRODUCCIÓN
En el presente proyecto se presenta la
selección y el diseño de un equipo para la
limpieza de raíces de mandioca, cuya
necesidad fue detectada en las fábricas de
fécula de mandioca de la provincia de
Misiones.
La mandioca (Manihot esculenta) es una planta
originaria de América Tropical, pero que su
cultivo se extiende a distintas regiones de
América, África y Asia, siendo el alimento de
millones de personas en el mundo. Sus raíces
son una fuente importante de hidratos de
carbono (almidón), por lo que es un recurso
importante en la dieta; sobre todo para
personas de bajos ingresos.
En la provincia de Misiones, se mantiene una
cultura del cultivo de la mandioca en las
chacras, lo que constituye un recurso
económico importante en las zonas rurales.
Con esta base surge una industria, micro,
pequeña y mediana, para el aprovechamiento
de la mandioca en diversas formas. El
procesamiento industrial permite una mejor
conservación del producto básico con el
agregado de valor a lo largo de la cadena
productiva, siendo la más desarrollada la
producción de almidón (fécula).
Una vez que la mandioca es entregada en la
fábrica, como primera etapa, es necesario
limpiar las raíces en seco, eliminando la tierra
adherida, la cascarilla y materiales extraños,
para de esta manera aumentar la eficiencia de
los procesos productivos y disminuir los
efluentes líquidos. En la provincia de Misiones,
una única fábrica posee un sistema de
limpieza en seco, y las restantes plantas
utilizan un sistema de lavado con agua,
generando un efluente líquido con mayor carga
contaminante, provocando diversos
inconvenientes en su tratamiento.

OBJETIVO
El objetivo del presente trabajo fue seleccionar,
diseñar y desarrollar un método de limpieza en
seco de las raíces de mandioca para su
procesamiento industrial.

DESCRIPCIÓN
Como primera etapa se realizó una
investigación de los métodos de limpieza en
seco utilizados en industrias de Brasil,
Paraguay, así como en paises de Asia y África,
donde se detectó que se utilizan tanto zarandas
planas como rotatorias.
Debido a las características arcillosas de la
tierra en la provincia de Misiones, las zarandas
planas se obstruyen con facilidad,
disminuyendo su eficiencia y requieren una alta
frecuencia de parada para limpieza.



Figura 1: Tolva con mandioca sin limpiar, que alimenta
al lavador con agua.

Las fábricas que utilizan únicamente el lavado
de las raíces con agua, producen un gran
volumen de efluentes líquidos con una alta
carga de sólidos en suspensión. Esto causa
una rápida acumulación de sólidos en las
lagunas de sedimentación y de tratamiento de
los efluentes, provocando una disminución de
la eficiencia de las mismas con el tiempo de
operación y, también, altos costos para su
posterior dragado.
Este tipo de lavado es ineficiente y, por lo tanto,
provoca una reducción de la eficiencia en el
proceso posterior de purificación del almidón.
Esto es debido a que la tierra se va
depositando en los equipos de proceso y se
requiere una mayor frecuencia de paradas para
su limpieza, además de la disminución de la
calidad del almidón obtenido.
Evaluando toda la información disponible, el
equipo de limpieza seleccionado fue una
zaranda rotatoria. Este tipo de zaranda permite
un rápido procesamiento con baja pérdida de
materia prima, mejorando la eficiencia de las
etapas posteriores del proceso y disminuyendo

la generación de efluentes líquidos y su carga
contaminante.



Figura 2: Lavador de raíces con agua, donde se
generan los efluentes líquidos de las fábricas de fécula.

La metodología seguida por el Centro INTI
Misiones fue la de realizar un diagnóstico a 10
empresas almidoneras de la provincia de
Misiones, de donde se obtuvo un relevamiento
de las características de la materia prima y de
los procesos e instalaciones, realizando visitas
a las fábricas y entrevistando a los
empresarios. Por otra parte, se realizó una
investigación sobre las tecnologías disponibles
y aplicadas en otras partes del mundo.
En base a la información recolectada en las
auditorías y en la búsqueda de referencias en
el exterior y teniendo en cuenta los parámetros
requeridos, se diseñó un prototipo de zaranda
rotatoria para la limpieza en seco de las raíces
de mandioca mediante un software de diseño
CAD. Para el diseño se siguieron también las
recomendaciones de la bibliografía
especializada (1-3) y se tuvieron en cuenta los
materiales, las técnicas constructivas y
equipamiento disponibles en los talleres y
proveedores de la provincia de Misiones para
posibilitar que la construcción del equipo fuera
local. Se definieron entonces las características
del equipo, que permiten resolver el problema
brindando una solución que optimiza el tiempo
de limpieza, elimina las tareas innecesarias, y
logra una reducción en el uso de agua en la
planta productiva.
Con este sistema, se tiene una corriente de
desechos sólidos, que consta de tierra y otros
elementos extraños que provienen de la
cosecha de mandioca y que deben ser
conducidos a una tolva receptora de tierra, para
su posterior transporte y disposición en un sitio
adecuado.
Este método de limpieza de la materia prima en
seco permite la mayor separación posible de
tierra, cascarilla y elementos extraños, como
paso previo antes del lavado de las raíces con
agua. De esta forma se disminuirá la carga
microbiana en la materia prima, aumentando la
eficiencia de la etapa del lavado con agua y la
posterior purificación del almidón; mejorando la
calidad y el color obtenido en el producto final.

RESULTADOS
Como resultado del diseño, se obtuvo un
modelo de zaranda rotatoria que puede ser
utilizado para la construcción del prototipo y,
posteriormente, realizar las pruebas de
funcionamiento que permitan hacer los ajustes
necesarios en el equipo, con el fin de optimizar
su rendimiento.



Figura 3: Diseño de la zaranda rotatoria realizado en el
Centro INTI Misiones.

Las dimensiones y características de
funcionamiento de la zaranda rotatoria se
presentan en la Tabla 1, a continuación.
La estructura y la superficie del tamiz serán
construidas de acero AISI / SAE 1020. El
cilindro contará con una guía helicoidal interna,
lo que logrará un mayor tiempo de residencia y
mejor aprovechamiento de la superficie útil del
tamiz, mejorando la limpieza de las raíces..

Tabla 1: Características de la zaranda.
Característica Valor
Largo 4 m
Diámetro 2 m
Velocidad de giro 12 RPM
Capacidad de procesamiento 1350 kg/min
Luz del tamiz 1 cm

BIBLIOGRAFÍA
1.Perry (1997). Manual del Ingeniero Químico.
Editorial McGraw Hill, 6° Ed.
2.Brennan, J.G.; Butters, J.R.; Cowell, N.D.
(1998). Las operaciones de la ingeniería de los
alimentos. Editorial Acribia S.A., 3° Ed.
3.Vián Ocón (1957). Elementos de Ingeniería
Química, Operaciones básicas. Editorial
Aguilar, 2° Ed.