Esterilizacion

CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS POR CONCENTRACIÓN

La concentración por evaporación consiste en someter a un líquido a condiciones de temperatura y presión que permitan la evaporación del solvente (agua en los alimentos). Este sistema permite concentrar los compuestos no volátiles del producto tratado.

Los alimentos se concentran por muchas de las mismas razones que cuando se deshidratan. La concentración por calor o evaporación, constituye una forma de conservación de alimentos pero sólo en algunos casos. Casi todos los alimentos líquidos que van a deshidratarse se concentran antes pues es más económico. Por otra parte algunos alimentos concentrados son por derecho propio componentes deseables de la dieta, así como, más prácticos. Ejemplo: zumos o pulpas concentradas de frutas, kétchup, pasta de tomate, etc.

Un aspecto esencial de esta técnica es el coste energético que conlleva, la eliminación del agua se realiza mediante el cambio de estado (líquido-vapor) en contraste con las técnicas de separación físico-mecánicas. La concentración a presión atmosférica de 1 kg de una solución al 10% de sacarosa inicialmente a 20 °C para obtener una de 20% de sacarosa (eliminación de 0.5 kg de agua) necesita un total de 1 439 kJ. Esta energía se descompone de la siguiente forma: aporte de calor para pasar de 20 a 100 °C (311 kJ) y aporte de calor para vaporizar 0.5 kg de agua a 100 °C (1128 kJ). El rendimiento energético de la concentración por evaporación, es en ausencia de toda recuperación de energía, muy bajo.

Además, los líquidos transformados en el campo de la alimentación son a menudo termosensibles. Para reducir el deterioro bioquímico de los constituyentes, la concentración por evaporación de los productos se realiza a un vacío parcial permitiendo una disminución de la temperatura de tratamiento entre 45 y 80 °C.

Si bien la mejora cualitativa de esta práctica es evidente, la ganancia energética en realidad es baja.

Evaporación de efecto simple

Consiste en introducir el líquido a concentrar preferiblemente a la temperatura de ebullición en un sistema a vacío (módulo de evaporación). El nivel de vacío debe ser la presión de vapor saturado para la temperatura de ebullición del producto fijada: ejemplo, si ésta es 70 °C, de la Tabla 19 se indica que la presión existente en el evaporador es 31 156 Pa. El módulo de evaporación se constituye en un intercambiador de calor latente de evaporación, que en la práctica, la energía suministrada al intercambiador de calor (tubular generalmente) proviene de vapor a una temperatura 5 -10 °C superior a la del producto, que se condensa en las paredes.

La mezcla líquido-vapor se separa en un recipiente anexo al evaporador. Se recoge de este modo por una parte vapor secundario o de condensación y por otro el líquido concentrado. Generalmente se recupera la energía contenida en estos vapores de condensación, bien recalentando el producto que entra, o bien para calentar un segundo módulo de evaporación. Cabe destacar que 1 kg de vapor primario a 80 °C permite evaporar prácticamente 1 kg de agua a 70 °C, lo que corresponde a una energía de alrededor 2 300 kJ.

Producción de vacío

La producción de vacío en los evaporadores se asegura en parte por la condensación de vapores. La condensación se puede realizar introduciendo agua en el vapor (condensador directo) o en la superficie de un intercambiador de calor alimentado por agua fría en circuito cerrado refrigerado por aire (condensador indirecto), permite reducir el consumo de energía.

Es necesario, a fin de limitar su acumulación en el sistema, extraer los gases incondensables (fundamentalmente oxígeno y nitrógeno) procedentes de los productos tratados y el aire. Esta operación se realiza con una bomba de vacío.

Evaporación de efecto múltiple

El evaporador de efecto múltiple está formado por un conjunto de unidades de evaporación de efecto simple colocadas en serie. El líquido alimenticio en fase de concentración pasa de un efecto a otro. El primer efecto se calienta con el vapor original mientras que los siguientes se calientan con el vapor generado en el módulo precedente. El último módulo está unido a un condensador asegurando de esta forma el mantenimiento de la instalación. El coste energético de la eliminación del agua en un evaporador con n efectos es del orden de: 2 300/n kJ/kg de agua eliminada (sin tener en cuenta los calores sensibles).

Teniendo en cuenta que es necesaria una diferencia de temperatura entre el vapor de calentamiento y el producto a concentrar, la temperatura de evaporación, por lo tanto, la presión, disminuye de un módulo a otro.

Los límites de multiplicación del número de efectos son:

 La temperatura máxima que puede soportar el alimento en el primer efecto, es decir, su termosensibilidad (70-90 °C).

 La temperatura en el último efecto, que está limitada por la temperatura del agua de condensación y/o el aumento de la viscosidad debido a la disminución de la temperatura y aumento de los sólidos totales del concentrado. En la práctica, esta temperatura es igual o superior a 40 °C.

 La diferencia de temperatura entre un efecto y otro, generalmente igual o mayor de 5 °C.

El compromiso

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