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DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2010) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía.Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa.En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí. Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía. Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa. En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD NUTRICIONAL Y MORFOLOGÍA DEL GRANO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BENEFICIADAS EN SECO, MEDIANTE EL NOVEDOSO EMPLEO DE UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR
(2010) Carla Quiroga Ledezma; Ramiro Escalera Vásquez
La tecnología desarrollada para el beneficiado de variedades amargas de quinua en seco tiene per se varios beneficios respecto a las ofertas tecnológicas actuales: ahorro en el consumo de agua y recursos no renovables (gas), la no generación de efluentes contaminados con saponinas y la recuperación total de las saponinas. En este trabajo se evaluó la calidad de la quinua beneficiada, para ello, se realizaron pruebas experimentales en los equipos de laboratorio y prototipo piloto con 3 ecotipos de Quinua Real (Blanca, Amarilla y Rosada) de las zonas de Garci Mendoza y Uyuni. Muestras de quinua fueron procesadas de acuerdo a un diseño experimental, evaluándose el efecto de las variables: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho en el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína y materia grasa) y cambios en la morfología del grano procesado.Los resultados muestran claramente que los factores preponderantes en la remoción de saponinas son el diámetro de reactor, el diámetro de la boquilla, seguido del ecotipo. Las condiciones óptimas de procesamiento se dan en los intervalos de 1,4 a 1,8 mm para el diámetro de boquilla y 7,5 a 12,5 cm para el diámetro de reactor y una altura de lecho de 12,5 cm, en estos intervalos los niveles del contenido de saponina en el grano están entre 0 y 0,02 %, niveles muy por debajo de lo que establece la Norma Boliviana NB NA 0038 (< 0,12 %). La calidad nutritiva de la quinua no sufre ningún deterioro, los porcentajes de proteína y materia grasa están por encima de los niveles mínimos establecidos en la norma anteriormente mencionada, > 10 % y > 4 % respectivamente, y tampoco hay signos de daños en la superficie de la microestructura del grano.Por tanto, se puede concluir que la quinua beneficiada en el reactor de lecho fluidizado de tipo surtidor tiene una calidad igual o mejor a la quinua que ha sido escarificada, lavada y secada durante el beneficiado.
OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA EN EL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA, BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Mauricio Obando Estrada; Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha minimizado el consumo específico de energía para el novedoso proceso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las condiciones de operación y características básicas de funcionamiento del lecho, en la remoción de saponinas de la quinua real blanca, proveniente de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se utilizaron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro, boquillas de 1,4 a 5 mm de diámetro y alturas de lecho estático entre 12,5 y 17,5 cm. Los reactores de laboratorio se alimentaron de aire utilizando un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de dos medidores de flujo de 10-280 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua real blanca fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental, evaluándose el efecto de los factores: diámetro de reactor, diámetro de boquilla, altura de lecho y tiempo de proceso sobre el consumo específico de energía, el porcentaje de remoción de saponinas y el porcentaje de pérdida de masa.Los factores más preponderantes sobre el consumo específico de energía son: el diámetro de boquilla, diámetro de lecho, tiempo de proceso y altura de lecho, lográndose valores de consumo específico de energía mínimos (0,23 kWh kg-1) con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 3 mm, diámetro de lecho 20 cm, altura de lecho de 12,5 cm y 60 min de tiempo. En estas condiciones se obtuvo un valor próximo a 0,01 % de saponinas y una pérdida de masa menor al 5%. Estos valores son inferiores a los obtenidos en estudios anteriores.Para calcular la caída de presión en el lecho fluidizado de tipo surtidor, se han obtenido nuevos valores de las constantes K y n de la ecuación de Lama: K = 9,2572 y n = 0,3308, para el lecho de 7,5 cm de diámetro y K = 12,8453 y n = 0,3451 para el de 20 cm El uso de estas constantes permitió calcular la caída de presión global del sistema con bastante aproximación, respecto de los valores experimentales obtenidos para diferentes diámetros de boquilla y alturas de lecho. En general, las caídas de presión globales, para esta configuración de LFTS, son pequeñas, comparadas con las observadas en el anterior estudio [11], lo cual permitiría utilizar sopladores más económicos, en lugar de compresores de más alto precio, aspecto que favorece la economía del proceso.
RECUPERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS CON ALTA CONCENTRACIÓN DE SAPONINAS DEL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE GRANOS DE QUINUA AMARGA, MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Carla Subieta Chinchilla; Carla Quiroga Ledezma; Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill
Se han identificado las condiciones óptimas de operación para la recuperación de saponinas, dentro del beneficiado en seco de granos de quinua amarga, mediante la aplicación de un lecho fluidizado de tipo surtidor, desarrollado por los Centros de Investigación de la Universidad Privada Boliviana. Las pruebas experimentales se realizaron con 3 ecotipos de Quinua Real: Blanca, Amarilla y Rosada, en un reactor de vidrio a escala laboratorio, de 7,5 cm de diámetro, alimentado con aire por medio de un compresor de 400 Lmin-1, provisto de un filtro para eliminar la humedad y el aceite del aire. Se evaluaron los efectos de las variables: tiempo de procesamiento, diámetro de boquilla, ecotipo de Quinua Real y altura de lecho, en la calidad de los residuos sólidos colectados (contenido de saponinas) y en la calidad del grano de quinua (contenido de saponinas remanente y pérdida de masa). El contenido de saponinas en las muestras se cuantificó por el Método de la Espuma (afrosimétrico) y el Método Espectrofotométrico (colorimétrico).Para los ecotipos de Quinua Real Blanca y Amarilla, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 5 minutos, con un diámetro de boquilla de 1,1 mm y una altura de lecho de 7,5 cm, obteniéndose concentraciones de saponinas de 4,88 % y 6,18 % respectivamente. Para el ecotipo de Quinua Real Rosada, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 3 minutos, con una concentración en saponinas de 5,75 %. A estos tiempos de procesamiento, los granos de quinua han sufrido una pérdida de masa entre 2,5 – 3 %, y el porcentaje de saponinas aún está por encima de los niveles de aceptación para consumo humano, i.e. mayores al 0,12 %, por tanto, se debe continuar con el proceso de remoción de las saponinas del episperma de los granos de quinua hasta los niveles requeridos por el consumidor. El porcentaje de saponinas en los residuos sólidos incrementa cuando se trabaja con materia prima muy bien seleccionada, i.e. materia prima con la menor cantidad de impurezas posible. En todas las pruebas realizadas, los porcentajes de saponinas son mayores al de los residuos sólidos de la etapa de escarificado de las empresas beneficiadoras que usan el método convencional.El empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor en el beneficiado de ecotipos y variedades de quinua amarga, permite la recuperación total de las saponinas, obteniéndose fracciones de residuos sólidos con contenidos altos de saponinas, que tienen un mejor precio en el mercado. Siendo las principales variables de operación que se deben controlar en el proceso: el tiempo de procesamiento, el diámetro de boquilla y el ecotipo o variedad de quinua.