Equipos Para Procesamiento De Leche En Polvo

EQUIPOS PARA PROCESAMIENTO DE LECHE EN POLVO

La transformación de un producto líquido en un producto seco requiere la eliminación de prácticamente toda el agua, cuya cantidad excede muchas veces el peso del producto final.

Durante el proceso de eliminación del agua el producto tratado es sometido a grandes cambios en su estructura y apariencia física; al principio del proceso es un líquido diluido como el agua y al final un polvo seco. Por consiguiente, un único método para eliminar el agua nunca puede ser óptimo a través de todo el proceso, ya que también la composición del producto difiere de un alimento al otro. En la industria alimenticia y láctea se han adoptado los siguientes métodos de deshidratación:

Evaporación:

La concentración de leche líquida de una viscosidad como la del agua en un concentrado.

Secado por atomización:

La transformación del concentrado en gotitas evaporando el agua de éstas para obtener un polvo consistente en partículas secas.

Secado en lechos fluidizados vibrantes:

Se han introducido Vibro-Fluidizadores para el post-secado y enfriamiento, con el fin de mejorar la eficiencia del secado y mejorar la calidad del polvo.

Secado en lechos fluidizados integrados:

Para mejorar aún más la economía del secado, y al mismo tiempo ofrecer la posibilidad de secar productos difíciles.

Secado con cinta integrada:

En un secador con una cinta de transporte al fondo de la cámara de secado, para productos sumamente difíciles de secar con el método convencional.

Cada método debe ajustarse a las propiedades del material procesado en cada etapa del procesamiento. Cuanto más difícil el producto, tanto más compleja la planta.

EVAPORACIÓN

La evaporación de la leche se conoce desde hace muchos años, tan temprano como en el año de 1200 cuando Marco Polo describió la producción de una pasta semejante a un concentrado de leche en Mongolia. Pasaron 600 años antes de encontrar de nuevo la leche concentrada en la literatura, pero desde entonces el desarrollo progresó rápidamente y numerosas patentes han sido solicitadas a través de los años.

El evaporador más simple es una cuba abierta calentada mediante vapor o gas directo. La evaporación tiene lugar en la superficie mientras que se calienta el líquido hasta el punto de ebullición correspondiente a la presión ambiente; a nivel del mar es de 100°C y en una altura de 5000 m sobre el nivel del mar es de 85°C. La evaporación se realiza en la superficie, que está limitada en función del contenido de la cuba, y es evidente por tanto que la evaporación dura mucho tiempo. La leche es sometida a una alta temperatura, lo cual lleva consigo una deterioración de las proteínas, reacciones químicas como la reacción Maillard, o incluso una coagulación. Al continuar el desarrollo, la concentración se realizaba en evaporadores de recirculación forzada. En este tipo de evaporador la leche circula en sentido ascendente a través de un número de tubos o placas. A su exterior se aplica el medio de calentamiento, normalmente vapor, aumentando así la superficie de calentamiento en este sistema, pero quedando limitada la superficie de evaporación, porque los tubos y las placas están llenos de producto que queda supercalentado en relación a la temperatura existente de ebullición. Los vahos no se liberan y la temperatura del producto no baja hasta que el producto no sale de la parte superior de los tubos. Para separar el líquido y los vahos se usaban separadores centrífugos. Para obtener el deseado grado de evaporación se recirculaba el producto en el sistema. Así se podía controlar la concentración mediante la cantidad de concentrado descargado de la planta. La Fig. 1 muestra un diagrama de un evaporador de recirculación forzada.

Fig. 1 Evaporador de recirculación forzada

EVAPORADOR DE PELÍCULA DESCENDENTE

Durante los últimos 40 años el evaporador de película descendente ha reemplazado prácticamente al evaporador de recirculación forzada. En cuanto a la calidad del producto este tipo de evaporador es preferible, ya que ofrece un tiempo de retención breve. Además se reduce la cantidad de producto en el evaporador y se aumenta la superficie donde se efectúa la evaporación. La Fig. 2 muestra un diagrama de un evaporador de película descendente.

El líquido a ser evaporado se distribuye uniformemente sobre la superficie interior del tubo y fluye hacia abajo formando una película delgada, de la cual la ebullición/evaporación tiene lugar, a razón del calor generado por el vapor. Ver Fig. 3. El vapor se condensa y fluye hacia abajo sobre la superficie exterior del tubo. Un número de tubos están construidos lado a lado. Los extremos de los tubos se fijan a placas y todo el grupo de tubos está encerrado en una camisa, ver Fig. 3. El vapor es introducido a través de la camisa, y el espacio entre los tubos forma la sección de calentamiento. El lado interior de los tubos se denomina la sección de ebullición. Juntos forman el cuerpo de calentamiento (llamada la calandria). El líquido concentrado y los vahos salen de la parte inferior de la calandria, de donde se descarga también la mayoría del líquido concentrado. El resto entra tangencialmente en el separador subsiguiente junto con los vahos. El concentrado separado es descargado (normalmente mediante la misma bomba que descarga la mayoría del concentrado de la calandria), y los vahos salen de la parte superior del separador. El vapor condensado es recogido como condensados en el fondo de la sección de calentamiento y descargado mediante una bomba.

Fig. 2 Evaporador de película descendente de recirculación

Fig. 3 Evaporación en un tubo de un evaporador de película descendente

EQUIPOS AUXILIARES PARA EL EVAPORADOR

Para obtener que el evaporador trabaje como una unidad integrada, se necesitan los siguientes equipos auxiliares:

• Separadores

• Sistema de distribución de producto

• Precalentadores

• Equipo de condensación

• Equipo de vacío

• Torres de enfriamiento

• Concentradores de alta concentración

• Enfriadores 'flash'

• Equipo de agua de cierre

• Instrumentación y automatización

SEPARADORES

Separadores Con Entrada Tangencial De Los Vahos

Los vahos generados de la evaporación se usan como medio de calentamiento en la "próxima" calandria, por lo que es necesario separar cualquier producto, para evitar una contaminación de los condensados dando lugar a pérdidas. La mayoría del concentrado se descarga del fondo de la calandria debajo del haz de tubos. Debido a la alta velocidad de los vahos parte del concentrado queda en los vahos como pequeñas gotitas. La separación tiene lugar en un separador con entrada tangencial de los vahos, ver Fig. 4, conectada a la calandria debajo del tubo. Se diseña un separador con cuidado especial para evitar que se lleve producto a la caída de presión más baja posible, ya que una caída de la presión corresponde a una caída de la entalpía térmica en la siguiente calandria dando lugar a una baja general de la eficiencia.

Fig. 4 Separador con entrada tangencial

Separador cilíndrico tipo "wrap-around"

Para reducir los requisitos de espacio se ha desarrollado el diseño de un separador cilíndrico alrededor de la calandria, ver Fig. 5. Está integrado en el fondo de la calandria y tiene la misma alta eficiencia como el separador clásico con una caída de presión reducida. Se usa típicamente en calandrias grandes con compresores mecánicos RMV conectados al separador cilíndrico con un conducto de vahos muy corto para minimizar la caída de presión. El ahorro de espacio constituye típicamente un 30%.

Fig. 5 Separador Wrap-Around

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE PRODUCTO

Según explicado anteriormente es imprescindible distribuir el producto uniformemente en todos los tubos en la calandria, para obtener un buen recubrimiento de los mismos. Por eso el sistema de distribución es muy importante cuando se diseña un evaporador.

En la práctica hay dos sistemas distintos:

• Sistema dinámico de distribución

• Sistema estático de distribución

PRECALENTADORES

Como la leche a ser evaporada tiene una temperatura de 5-10°C debe ser calentada hasta la temperatura de ebullición de la primera etapa, con el fin de ahorrar vapor para la evaporación. Por este motivo la leche es conducida primero a través de un enfriador/precalentador de vahos situado entre el separador de la última etapa y el condensador, ahorrando así agua de enfriamiento. Desde el enfriador de vahos la leche pasa a través de la sección de precalentamiento de la última etapa y luego regresa a la primera etapa antes de entrar en la sección de ebullición de la primera etapa.

Técnicamente el sistema de precalentamiento puede llevarse a cabo de dos maneras distintas:

• Precalentadores de tubos en espiral

• Precalentadores de tubos rectos

Precalentadores De Tubos En Espiral

Los tubos en espiral están situados dentro de las zonas de calentamiento en la calandria alrededor de los tubos de película descendente siendo así calentados mediante vahos, ver Fig. 20. El

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