La forma de alimentos es importante ya que ella determina su eventual adecuación para un determinado proceso de elaboración o incluso su precio de venta. Así, por ejemplo, para que el pelado de las patatas resulte económico éstas deben ser de forma esférica u oval uniforme (sin protuberancias). Los pepinos se envasan con mayor facilidad si son más rectos y el valor de algunos alimentos de forma característica (por ejemplo: las peras) es más elevado si su forma es simétrica. La clasificación por tamaños (sieving o screning) consiste en la separación de los alimentos sólidos en dos o más fracciones de tamaño distinto. Esta operación resulta importante si el alimento va a ser calentado o enfriado ya que, como la velocidad de transferencia calórica se halla en parte determinada por el tamaño de cada unidad individual, cualquier variación en éste puede hacer que el tratamiento resulte inadecuado por defecto o por exceso. Además, se considera que el consumidor prefiere, por lo general, los alimentos de tamaño uniforme. La clasif icación por forma se realiza manual o mecánicamente (por ejemplo mediante un clasificador de banda y rodillo (Figura 2.2) o de disco, o bien por procesado de imágenes. Para la clasificación por tamaños se utilizan cribas de abertura de tamaño fijo o variable, bien sea estacionarias, o, con mayor frecuencia, rotatorias o vibratorias.
3.1.1. Cribas de abertura fija
Las cribas de abertura fija más corrientes son la plana (o criba) y la de tambor (criba rotatoria). La criba plana múltiple (Fig. 2.3) está constituida por una serie de cribas inclinadas u horizontales con un tamaño de abertura que oscila de 20 µm a 125 mm fijas en el interior de una estructura vibratoria.
Las partículas de alimento más pequeñas que el tamaño de las aberturas, caen a través de ellas hasta que llegan a una criba de tamaño de abertura menor. Las partículas más pequeñas separadas en instalaciones industriales son del orden de 50 µm. Su velocidad de separación se controla por:
la forma y distribución por tamaños la naturaleza del material de la criba la amplitud y frecuencia de la oscilación
la eficacia del procedimiento utilizado para evitar la obstrucción de la criba.
La capacidad de una criba es la cantidad de alimento que la atraviesa en un segundo por metro cuadrado de superficie. Las cribas son ampliamente utilizadas para la clasificación de alimentos secos (por ejemplo, harina, azúcar y especias). Los principales problemas de este tipo de separación son:
el cegado, en especial si el tamaño de las partículas es muy parecido al de abertura de la criba,
la sobrecarga, que se produce cuando las cribas se someten a un flujo de alimento excesivo, provocando que las partículas pequeñas se descarguen con las de mayor tamaño,
el bloqueo de las aberturas con partículas más grandes, y
la adherencia de las partículas a la superficie de la criba o la aglomeración de éstas en partículas más grandes cuando la humedad relativa ambiental es elevada. Este problema provoca la eliminación de las más pequeñas en forma de aglomerados.
La vibración por sí misma no suele resultar suficiente para asegurarla adecuada separación de las partículas. Es preciso que la criba describa también un movimiento rotatorio que distribuya el alimento por toda la superficie de cribado y uno vertical que rompa los aglomerados y libere las partículas que bloquean algunas de las aberturas.
La distribución del tamaño de las partículas de un determinado producto se expresa, bien como la fracción másica del material que resulta retenida por la criba o bien el porcentaje acumulativo del material retenido. En la Figura 2.4 se representan gráficamente los datos del problema 2.1. El diámetro medio global de las partículas (diámetro medio) se calcula de la siguiente forma:
En la que dv (µm) representa el volumen o diámetro medio de la masa d (µm) el diámetro medio y x (g) la masa retenida por la criba.
Muchos de los tipos de cribas de tambor utilizados para la clasificación de alimentos de pequeño tamaño (por ejemplo: guisantes o judías) resisten perfectamente el esfuerzo mecánico de estos alimentos al rodar por su interior.
Las cribas de tambor están constituidas por unos cilindros de malla o lámina metálicas perforadas que ruedan en posición casi horizontal (5-10 de inclinación). Los hay de tambores concéntricos (unos dentro de otros), paralelos (los alimentos pasan de una criba a otra o instalados en serie (tambor único construido a base de distintas secciones con diferente tamaño de abertura).
Todos estos tipos de cribas son de mayor capacidad de cribado que las cribas planas. Su capacidad de cribado aumenta, dentro de ciertos márgenes, a medida que aumenta su velocidad de rotación hasta que se alcanza un punto crítico. Por encima de éste, el alimento, en lugar de atravesar la criba, resulta retenido contra ésta por la fuerza centrífuga, lo que dificulta su separación. De forma semejante la capacidad de cribado aumenta también al aumentar la inclinación hasta alcanzar un ángulo crítico, por encima del cual, el tiempo de permanencia de las partículas se acorta excesivamente y los productos atraviesan la criba sin que la separación se produzca. En este tipo de cribas los problemas de cegado son menos graves que en las cribas planas.
3.1.2. Cribas de abertura variable
Las aberturas de las cribas de abertura variable son de forma divergente, continua o a saltos. Ambos tipos tratan a los alimentos con mayor cuidado que las cribas de tambor y es por ello que son éstas las cribas más corrientemente empleadas para la clasificación de fruta y otros alimentos delicados. Las cribas de abertura variable funcionan a base depares de rodillos divergentes, cables o cintas sinfín de superficie afelpada en las que, variando la
velocidad de funcionamiento puede ajustarse la velocidad de rotación el alimento para que éste atraviese la abertura de la criba, orientándose hacia la misma por su dimensión menor (Fig. 2.6).
El tamaño de la abertura puede aumentarse de forma discontinua ajustando el espacio existente entre los rodillos tractores y la cinta sinfín inclinada (Fig. 2.2). El alimento inicia la rotación y es la dimensión sobre la que rueda la que se utiliza como base para su clasificación (por ejemplo: el diámetro longitudinal). Brennan y col. (1976) dan detalles sobre algunas instalaciones de clasificación.
3.1.3. Procesado de imágenes
En el procesado de imágenes, la clas ificación de los alimentos se realiza basándose en su longitud, su diámetro, el número de defectos de su superficie, su orientación sobre la cinta sinfín o su color. Este sistema de clasificación se ha utilizado, por ejemplo, para la clasificación de mazorcas de maíz. Las imágenes de la superficie de las mazorcas que discurren por una cinta sinfín bajo tres cámaras de vídeo instaladas a 120°, son registradas y almacenadas en la memoria de un microprocesador. Esta información es inmediatamente analizada y comparada con las especificaciones del producto previamente guardadas en memoria. Como resultado de esta comparación las mazorcas que no se ajustan a las especificaciones son rechazadas y con las que sí se ajustan se forman grupos de características semejantes. En otros sistemas, su operador compara la imagen del alimento captada por una cámara de vídeo con una plantilla electrónica colocada sobre la pantalla de un monitor. La utilización de esta plantilla reduce la fatiga del operador y permite que éste pueda concentrarse en el proceso de selección.