VISCOSIDAD Y PREPARACIÓN DE LA MELAZA

Es fundamental tener un buen conocimiento de la viscosidad de las melazas para diseñar correctamente cualquier sistema en una fábrica de piensos, por lo que se refiere a su almacenamiento, manipulación e inclusión.

Una definición sencilla de viscosidad sería "la medida de la resistencia natural que un líquido presenta para fluir". Se usan diferentes escalas para medir la viscosidad de los líquidos. La escala más común usada para las melazas es el centistoke (submúltiplo de viscosidad cinemática). La medición en centistokes hace referencia al tiempo que le cuesta a un líquido pasar por un agujero de un diámetro conocido. Cuando más espeso es el líquido, mayor es su grado de centistokes. Los químicos de laboratorio trabajan en unidades "absolutas" cuando miden la viscosidad y las medidas que usan son poises o centipoises. Para convertir estas medidas a la escala de centistokes, hay que dividir por la gravedad específica de las melazas que, normalmente, es de 1,4.

Los dos principales factores que permiten cambiar la viscosidad de las melazas son la temperatura y el contenido de materia seca. La viscosidad de las melazas puede variar, y de hecho varía, incluso "a la misma temperatura" tal como se ilustra en la Tabla de Viscosidad/Temperatura. El que tome un valor u otro dentro del intervalo, dependerá del origen de la melaza.

En la mayoría de los diferentes tipos de melazas, un aumento de temperatura de 10°C puede, virtualmente, reducir a la mitad la viscosidad del líquido, lo que facilita mucho su bombeado y su utilización en la fábrica.

La pauta de comportamiento de la mayoría de los líquidos bajo condiciones normales de flujo puede dividirse en dos categorías: flujo o régimen turbulento y flujo currentilíneo o laminar. La gran mayoría de líquidos de uso común, tales como el agua, la gasolina, el aceite de calefacción, el aceite de cocina, etc., siguen la pauta de flujo turbulento y producen a su paso continuos remolinos dentro de la tubería. Estos líquidos fluyen de este modo porque tienen una viscosidad muy baja y pueden ser bombeados por medio de bombas centrífugas que funcionan a 1.500 y 3.000 r.p.m.

Los líquidos de alta viscosidad, como las melazas, siguen la pauta de flujo currentilíneo o laminar. La actividad dentro de la corriente de flujo del líquido es, como indica su nombre, laminar. Las partículas que forman el líquido permanecen en líneas rectas y, dentro de una tubería, el flujo adopta la forma de una serie de tubos concéntricos de un diámetro que se va reduciendo, cada uno de los cuales avanza abriéndose camino contra el de al lado. Por la propia naturaleza de esta acción, la distribución de la velocidad será prácticamente cero en la pared del tubo y máxima en el núcleo central. Debido a este tipo de comportamiento, se muestra claramente lo importantísimo que es usar el tamaño correcto de tubo para los sistemas de melazas, a fin de dar respuesta al problema que plantea un líquido muy viscoso y su resistencia básica al movimiento. Todos los sistemas de melazas de las fábricas deben diseñarse para manipular melazas de alta viscosidad, para que de esta forma no surjan problemas, incluso en condiciones adversas de temperatura.

La sección más sensible del sistema de tuberías que se ve afectado por las melazas de alta viscosidad es el que se encuentra entre los tanques principales de almacenamiento de melazas y la entrada a la bomba. El avance de las melazas en el tanque hará que fluyan hacia la entrada de la bomba, pero como las bombas no pueden "sorber" las melazas y el avance de éstas es normalmente sólo de 4 ó 5 psi, si la viscosidad es alta, son muy pocas las melazas que llegan a alcanzar la bomba. Esto puede hacer que se produzca cavitación y daños en la bomba y en el sistema de melazas. Para resolver este problema, la bomba debe encontrarse cerca del tanque y conectada a él por sistema de tubería de 100 mm protegida con un buen aislante. La bomba puede entonces bombear las melazas al sistema de tuberías de distribución según su capacidad de régimen dependiendo del tipo, tamaño, velocidad y kilovatios de motor - todo lo cual constituyen variables que pueden cambiarse para que se ajusten a las actuales condiciones de operación.

La variable viscosidad de las melazas causada por bajada de temperatura es muy difícil de observar puesto que el líquido se encuentra dentro de tanques y tubos y no puede verse normalmente. Por ello, es prudente estabilizar la temperatura de las melazas dentro de la fábrica antes de su uso, lo cual eliminará ese riesgo y, de este modo, estabilizará los regímenes de uso dando como resultado una mejor calidad de granulación.

EL CALENTAMIENTO DE LAS MELAZAS EN LA FÁBRICA DE PIENSOS

Calentar las melazas en la fábrica es la mejor forma de estabilizar la tasa de inclusión y su utilización formulada. Para calentar las melazas adecuadamente, hay que recordar que las melazas de caña normales usadas en las fábricas de piensos tienen un contenido de materia seca del 72-75% y un contenido de humedad del 25-28%. El contenido de materia seca tiene un nivel medio total de azúcar que fluctúa entre el 48 y el 52%, y estos dos factores significan que hay que tener mucho cuidado con el sistema de calentamiento de las melazas.

Si se eleva la temperatura por encima de 60°C, se puede causar una descomposición térmica y el contenido de azúcar se destruirá progresivamente. Esta descomposición es exotérmica con la generación concomitante de calor. Si el calor no puede escapar de las paredes del tanque, la tasa de reacción puede aumentar rápidamente, en cuyo caso las melazas sobrecalentadas pueden ser expulsadas del recipiente por la formación explosiva de vapor, creado por el contenido natural de humedad de las melazas. En casos extremos, el material puede hacer ignición de forma espontánea y quemarse, dejando una masa calcinada de melazas solidificadas.

De todo lo anterior se desprende que la máxima temperatura segura para el calentamiento de las melazas es 40°C y, si se dispone de los adecuados sistemas de control, es posible conseguir esa cifra. Para calentar melazas en tanques, el mejor procedimiento es el agua caliente recirculada a través de un serpentín de 50 mm de diámetro colocado dentro del tanque, con la sección inferior del serpentín a 150 mm por encima de la base del tanque. La temperatura del agua caliente debe controlarse termostáticamente a 60° C, lo que garantizará que no se produzca caramelización de las melazas dentro del tanque.

Muchas fábricas han usado vapor para el calentamiento del tanque de servicio, pero la presión del vapor, incluso a 10 ó 15 psi, alcanza una temperatura de 120° C y esto produce la caramelización de las melazas que están encima del serpentín de calentamiento. La acumulación continúa y, eventualmente, puede hacer que las melazas se cuarteen y se vayan depositando en el fondo del tanque. El proceso continuará en tanto que el serpentín de vapor y las melazas estén en contacto directo. Esta acumulación también afecta a los controles termostáticos y hace que el suministro de vapor se mantenga en marcha más tiempo del debido, lo que empeora más si cabe la situación. No cabe duda de que el uso de vapor calienta las melazas, pero destruye parte del producto y, al crear azúcar carbonizado en el tanque, hará necesaria la limpieza del tanque a intervalos regulares para mantener el sistema en funcionamiento. La acumulación de material puede bloquear las salidas del tanque hacia las bombas medidoras y dicho material tiene la suficiente dureza como para dañar también las bombas.

El vapor puede usarse por medio de un buen termointercambiador para calentar una fuente de abastecimiento de agua que puede, a su vez, usarse sin problemas para calentar las melazas. Un serpentín de agua caliente del tamaño adecuado, usado conjuntamente con un tanque de servicio bien aislado, es la mejor forma de garantizar un correcto suministro de melazas, a una temperatura constante, a la planta de granulación.

El sistema de tuberías desde el tanque hasta los acondicionadores debe estar calorifugado y, si se trata de una tubería muy larga, debe ser calentado por tramos. Para este calentamiento debe evitarse el uso de vapor, pues produciría una acumulación de melazas carbonizadas dentro de los tubos. Esto impediría el flujo de las melazas y acabaría por bloquear el tubo por completo, lo que obligaría a sus sustitución. La forma preferible para calentar las tuberías de melazas es usar cinta calefactora eléctrica de autorregulación, junto con aislamiento, y la temperatura no debe exceder de 20°C. El aislante para una tubería de 50 mm no debe ser inferior a 25 mm de lana mineral o su equivalente.

Cuando se toman decisiones acerca del calentamiento de melazas, es importante observar que las melazas de un tanque de servicio adecuadamente calentado siempre se mantendrán estables, serán fáciles de bombear a una tasa constante y serán absorbidas más rápidamente por la harina a la que se añaden. Puesto que al menos el 80% de las melazas que se usan en una fábrica son para la fabricación de piensos granulados, puede considerarse como la primera etapa del proceso de acondicionamiento, porque las melazas calientes aumentarán la temperatura de la harina a la que se añaden.

Dado que el calor específico de las melazas es la mitad que el del agua, el calor necesario para aumentar la temperatura de un peso determinado en una cantidad igual es también la mitad. El calor específico del agua es 1,00, las grasas y aceites vegetales varían de 0,5 a 0,6 y las melazas 0,5. Dado que las grasas tienen que mantenerse a temperaturas más altas que las melazas para que puedan usarse en las fábricas, el costo de calentar las melazas es considerablemente inferior.

TANQUES DE SERVICIO

El tanque de servicio de melazas de las fábricas tiene una función central consistente en proporcionar un suministro de melazas calientes a una temperatura constante controlada, con el fin de dar respuesta a la máxima cantidad de utilización en momentos de producción punta.

El parámetro normal para un tanque de servicio es que su capacidad debe estar en torno a las cuatro horas de uso total en momentos de máxima demanda. Esto garantizará que el sistema de calentamiento del tanque mantenga las melazas a una temperatura constante para asegurar la estabilidad de uso y acondicionamiento.

El tanque debe estar situado en el piso de la granuladora o en el piso inferior y el espacio disponible será el que determine su forma y dimensiones. En algunas fábricas es frecuente el uso de tanques circulares, pero, por razones de optimización del espacio, también es frecuente el uso de tanques rectangulares o cuadrados. Estos últimos tanques, sin embargo, necesitan ser reforzados internamente, ya que hay 714 litros en una tonelada de melazas. Es preferible que los tanques estén emplazados sobre una armadura o estructura baja para facilitar el flujo de las melazas a las bombas medidoras, que deben estar situadas lo más cerca posible del tanque y conectadas a él por medio de unas bocas de salida de 50 mm con válvulas.

La lista siguiente de requerimientos es esencial para los tanques de servicio:

(1) Completamente cubiertos con tapas adecuadas que permitan el acceso para limpieza y para el mantenimiento del control de nivel.

(2) Estar provistos de un respiradero de cuello de cisne.

(3) Estar bien aislados para mantener la temperatura de las melazas.

(4) Provistos de controles termostáticos para asegurar que la temperatura de las melazas no sobrepasa los 40° C.

(5) Tubo de llenado de 100 mm que entre por el lateral del tanque, enfrente y por encima de los controles de nivel.

(6) Los controles de nivel han de establecerse de forma que garanticen que las posiciones alta y baja no alteran el nivel de las melazas en más de 120/125 mm. Este impide la entrada de melazas frías que puede afectar gravemente la estabilidad global de la temperatura.

(7) Proveer un sistema adecuado de control de desbordamiento que se ajuste a las condiciones del local, así como un sistema de alarma en la sala principal de control para avisar de desbordamiento o tanque vacío.

(8) Instalar un termómetro en un lugar adecuado en el que pueda verse fácilmente y alejado del serpentín de calentamiento. Una posición conveniente puede ser a mitad de camino entre el fondo del tanque y el nivel superior de las melazas.

El tanque de servicio para las melazas debe vaciarse para practicar una inspección interior al menos cada 2/3 años y, en caso preciso, debe limpiarse.