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ESTUDIO DEL DISEÑO DE UNA MÁQUINA EXTRUSORA DE ALIMENTOS DERIVADOS DE LA HARINA
Roberto Carlos Paredes Vargas
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2024
Español
Español -
Bolivia
Código: DMI-39-25
Ubicación Física: P233e/DMI-39-25
Carrera: libro.carrera
Título: ESTUDIO DEL DISEÑO DE UNA MÁQUINA EXTRUSORA DE ALIMENTOS DERIVADOS DE LA HARINA
Autor Institucional:
CAPÍTULO I ............................................................................................................. 1 1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 1 1.1 ANTECEDENTES ..................................................................................................... 1 1.2 PLANTEAMINETO DEL PROBLEMA ....................................................................... 3 1.2.1 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 3 1.3 JUSTIFICACIÓN ....................................................................................................... 3 1.3.1 JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA ......................................................................... 3 1.3.2 JUSTIFICACIÓN TÉCNICA ................................................................................ 4 1.3.3 JUSTIFICACIÓN SOCIAL .................................................................................. 5 1.4 METODOLOGÍA ....................................................................................................... 5 1.4.1 MÉTODOS ......................................................................................................... 5 1.4.2 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS ........................................................................ 6 1.5 OBJETIVOS .............................................................................................................. 6 1.5.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................ 6 1.5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 6 CAPÍTULO II ............................................................................................................ 7 2 DESARROLLO ................................................................................................................ 7 2.1 MARCO CONTEXTUAL ............................................................................................ 7 2.1.1 DETERMINACIÓN DE CARACTERÍSTICAS Y REQUERIMIENTOS DE UNA PEQUEÑA O MEDIANA EMPRESA ........................................................................... 7 2.1.1.1 DEMANDA Y PRODUCCIÓN ...................................................................... 7 2.1.1.2 PRODUCTO ................................................................................................ 9 2.2 MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 10 2.2.1 EXTRUSIÓN .................................................................................................... 12 2.2.1.1 MÉTODOS DE EXTRUSIÓN DE ALIMENTOS .......................................... 12 2.2.2 EQUIPOS DE EXTRUSIÓN PARA ALIMENTOS ............................................. 14 2.2.2.1 EXTRUSORAS DE TORNILLO SIMPLE ................................................... 14 2.2.2.2 EXTRUSORAS DE DOBLE TORNILLO .................................................... 16 2.3 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN .......................................................................... 19 2.5 CONSIDERACIONES DE DISEÑO ........................................................................ 20 2.5.1 COMPONENTES DE LA EXTRUSORA ........................................................... 21 2.5.1.1 ZONA DE ALIMENTACIÓN (TOLVA) ........................................................ 21 2.5.1.2TORNILLO SIN FIN .................................................................................... 22 2.5.1.3 BOQUILLA ................................................................................................. 24 2.5.1.4 CILINDRO .................................................................................................. 25 2.5.1.5 SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA .......................................... 26 vii 2.5.1.6 VARIADOR DE FRECUENCIA .................................................................. 27 2.5.2 DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE DISEÑO ....................................... 29 2.5.2.1 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ............................................................... 29 2.5.2.2 TEMPERATURA DE OPERACIÓN ............................................................ 29 2.5.2.3 TIEMPO DE EXTRUSIÓN ......................................................................... 29 2.5.2.4 DIMENSIONES INICIALES ........................................................................ 29 CAPÍTULO III ......................................................................................................... 37 3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 37 3.1 CONCLUSIONES ................................................................................................... 37 3.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................... 38 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 39 ANEXOS ................................................................................................................. 41 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 2-1: CONSUMO PER CÁPITA DE PASTAS ALIMENTICIAS EN BOLIVIA, EN KG ...................................................................................................................... 7 TABLA 2-2: VELOCIDAD DE EXTRUSORES ....................................................... 15 TABLA 2-3: CONDICIONES TÍPICAS DE PROCESADO PARA PRODUCTOS DE ESFUERZO CORTANTE ALTO ............................................................................ 15 TABLA 2-4: COMPARACIÓN DE EXTRUSORAS ................................................ 20 TABLA 2-5: DIMENSIONAMIENTO DE CHAVETAS ............................................ 31 TABLA 2-6: RESUMEN DE DIMENSIONES ......................................................... 36 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 2-1: PROYECCIONES DE POBLACION EN EL MUINICIPIO DE SUCRE. ........8 FIGURA 2-2: MAPA DE LA CIUDAD DE SUCRE. ................................................ 10 FIGURA 2-3: TOMA SATELITAL DE LA CIUDAD DE SUCRE. ............................ 10 FIGURA 2-4: ESQUEMA DEL PROCESO DE EXTRUSION……………………………………………………………………………………...11 FIGURA 2-5: EXTRUSORA DE TORNILLO SIMPLE ........................................... 14 FIGURA 2-6: DISPOSICIÓN DE TORNILLOS EN UN SISTEMA DE DOBLE TORNILLO .............................................................................................................. 17 FIGURA 2-7: EXTRUSORA DE DOBLE TORNILLO ............................................ 18 FIGURA 2-8: FLUJOS DE ALIMENTACIÓN ......................................................... 21 FIGURA 2-9: PARTES DE UN TORNILLO EXTRUSOR ...................................... 22 FIGURA 2-10: ZONAS DE UN TORNILLO EXTRUSOR ...................................... 24 FIGURA 2-11: BOQUILLAS. .................................................................................. 24 FIGURA 2-12: CILINDRO DE UN EJE. ................................................................. 25 viii FIGURA 2-13: SISTEMA DE TRANSMISIÓN. ...................................................... 26 FIGURA 2-14: VARIADOR DE FRECUENCIA. ..................................................... 27 FIGURA 2-15: RODAMIENTO ............................................................................... 28 FIGURA 2-16: CHAVETERO ................................................................................. 31 FIGURA 2-17: CILINDRO ...................................................................................... 33 FIGURA 2-18: TAPA O BOQUILLA DEL EJE ....................................................... 34 FIGURA 2-19: CUCHILLA ACOPLADA AL EJE .................................................... 34 FIGURA 2-20: TOLVA DE ALIMENTACIÓN ......................................................... 35
La presente monografía muestra los principales aspectos que se tomó en cuenta para el diseño de una máquina extrusora de alimentos derivados de la harina proveniente de la sémola de trigo, donde la materia prima pasa a la máquina para su posterior amasado y transporte mediante un tornillo sin fin hasta ser extruido por los orificios de la boquilla y dando como producto final pastas largas, tomando estándares de inocuidad y que a la vez se alineo con los requerimientos de producción de pequeñas y medianas empresas (PYME) a través de la implementación de la tecnología de extrusión. Para alcanzar los objetivos planteados se realizó una recopilación de información que nos permitiese conocer y comprender los procesos que debe manejar una máquina extrusora. De esta manera se plantea que tipos de máquinas de extrusión existen y cuál de estas se apegan a nuestros requerimientos, las piezas que conforman la máquina, las variables a tomar en cuenta dentro de su desarrollo como ser: la temperatura, tiempos de extrusión, materiales, etc. Paralelamente contemplando las necesidades del mercado sucrense al ser nuestro principal punto de interés, por lo tanto, una vez evaluada dicha tecnología se procedió a su adaptación a volúmenes de producción acordes a nuestra demanda. El diseño consta de un tornillo simple helicoidal encargado de la extrusión y el transporte del material, el eje será fijado por dos rodamientos que permitirán su libre movimiento, el cual estará dentro de un cilindro que ayudará a la transmisión de calor y presión. Así mismo el producto es extruido por una boquilla o tapa para su posterior corte con una cuchilla. Todo este proceso es alimentado con materia prima a través de la tolva. Para garantizar la higiene e inocuidad que exigen las BPM, FDA, etc. Se usó acero inoxidable 316 de grado alimenticio.