FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMICA E INDUSTRIAS ALIMENTARIAS. ESCUELA PROFECIONAL DE INDUSTRIAS ALIMENTA ALIMENTARIAS RIAS
´´TIPOS DE EVAPORADORES QUE SE UTILIZAN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA´´
CURSO: INGENIERIA DE ALIMENTOS III
F I Q
DOCENTE: ING. ING. POZO SUCLUPE LUIS ALUMNO(A):
I
SENMACHE CORNEJO XIOMI CICLO: 2018-1 Lambayeque, Lambayeque, 10 de Mayo, 2018
A
EVAPORADORES QUE SE UTIZAN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA I. ¿QUÉ ES UN EVAPORADOR? La evaporación es una operación unitaria empleada para remover un líquido de una solución, suspensión o emulsión por tratamientos térmicos se dice que la solución, suspensión, emulsión se está concentrando, y para lograr dicho propósito debemos suministrar una fuente de calor externa.
II. ESQUEMA DE UN EVAPORADOR
Los evaporadores industriales normalmente constan de: Un intercambiador de calor para aportar el calor sensible y el calor latente de evaporación del alimento líquido. (En la industria de los alimentos normalmente se utiliza vapor saturado como medio de calentamiento). Un separador en el que el agua evaporada del alimento se separa de la fase líquida concentrada. Un condensador para condensar el agua evaporada del alimento y eliminarla del sistema (a menos que se utilicen múltiples efectos).
III. EVAPORARADORES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA 3.1. EVAPORADORES DE CIRCULACION NATURAL 3.1.1. EVAPORADORES ABIERTOS Y CERRADOS: Consisten en un recipiente de forma hemisférica calentado directamente por gas o resistencia eléctrica, o indirectamente, por vapor que circula por un serpentín interior o por una camisa externa. Poseen una tapa que les permite funcionar a vacío y un agitador a paletas para mejorar la velocidad de transferencia de calor y evitar el riesgo de chamuscado. Su velocidad de transferencia de calor es relativamente baja. Enérgicamente son poco eficaces y alteran los alimentos termosensibles, en cambio son baratos, fáciles de construir y mantener, se adaptan fácilmente a distintos productos y ritmos de producción. Por ello este tipo de evaporadores ha encontrado una gran aplicación en la preparación de mezclas como en salsas, mermeladas y conservas.
Figura N°01: Evaporadores abiertos y cerrados.
3.1.2. EVAPORADOR DE TUBOS CORTOS: Estos evaporadores son los típicos evaporadores de tubo y carcasa. Se utilizan también en la pasteurización, la esterilización por el calor y la congelación, consisten en un recipiente que tiene un haz de tubos que pueden ser horizontales o verticales. En ellos el líquido a evaporar se calienta por el vapor que condensa en la parte externa de los tubos. En su ebullición, el líquido asciende a por estos cayendo por un espacio central e iniciando de nuevo el ciclo.
3.1.2.1. EVAPORADOR HORIZONTAL:
DE
TUBOS
CORTOS
Dispuestos en cuerpo cilíndrico o
rectangular. No es satisfactorio en líquidos que formen incrustaciones o que depositen sales.
Figura N°02: evaporador de tubo cortos horizontales.
3.1.2.2. EVAPORADOR DE TUBOS CORTOS VERTICALES: Frecuentemente usado para la concentración de jarabes (soluciones de azúcar de caña, remolacha, glucosa), extracto de malta, sal y zumo de frutas.
Figura N°03: evaporador de tubos cortos verticales.
Pueden ser del tipo:
A. TIPO CALANDRIA: El cual consiste en un haz de tubos verticales colocados entre dos espejos que se remachan en las bridas del cuerpo del evaporador. El vapor fluye por fuera de los tubos. Usados en productos sensibles al calor como zumos de frutas, derivados lácteos y extractos de carne.
B. TIPO CANASTA:
Los
tubos
verticales
van
colocados en soportes ubicados interiormente en el
contenedor
metálico.
El
haz
de
tubos
es
desmontable y de fácil limpieza. El principio básico de operación es la eliminación centrífuga de gotas de líquido. Es similar al de tipo calandria, excepto que tiene un haz de tubos desmontable lo que permite una limpieza rápida. El haz de tubos se soporta sobre topes interiores y el derramadero está situado entre el haz de tubos y el cuerpo del evaporador en lugar de en la parte central. Generalmente se diseñan con el fondo cónico y se puede o no instalar un agitador para aumentar la circulación. Este tipo se usa para licores que tienen tendencia a la incrustación.
3.1.3.
EVAPORADORES DE TUBOS LARGOS: Consisten en un haz de tubos verticales de hasta 5 cm de diámetro, montados en el interior de una carcasa de hasta 3-15m de altura. El líquido, que es precalentado casi hasta el punto de ebullición antes de su entrada en el evaporador, se calienta en el mismo, en el interior delos tubos, iniciando la ebullición. La expansión del vapor que se libera como consecuencia de la ebullición, empuja al líquido hacia arriba distribuyéndolo en forma de fina película sobre las paredes de los tubos. En los alimentos poco viscosos (por ejemplo la leche), la fina película del líquido a concentrar es empujada hacia arriba distribuyéndose sobre la cara interna de los tubos del evaporador. Por ello a estas instalaciones se les denomina evaporadores de película ascendente.
Con los alimentos más viscosos, o alimentos termosencibles, la alimentación se produce por la parte superior del haz de tubos y el líquido cae por gravedad a un flujo relativamente elevado estos evaporadores de película descendente los cuales se utilizan
ampliamente en productos como concentrados de zumos cítricos, extractos de levadura y fabricación del almidón. Ambos tipos de evaporadores se caracterizan por:
Los tiempos de permanencia son cortos
Elevados coeficientes de transferencia de calor
Una gran eficacia energética (0.3-0.4 Kg de vapor por kilo de agua evaporada, en evaporadores de múltiple efecto)
Figura N°04: Evaporador vertical de tubo largo de película ascendente.
3.2. EVAPORADORES DE CIRCULACION FORZADA: Estos evaporadores poseen unas bombas o dispositivos que distribuyen el líquido en forma de fina película. Por este método se consiguen velocidades de intercambio calórico elevadas y tiempos de permanencia cortos. Son compactos y de gran rendimiento pero su adquisición y mantenimiento resultan más caros, pero son mucho más eficientes cuando los productos a evaporar son sensibles al calor. Se caracterizan porque tienen bombas centrifugas, bombas de desplazamiento positivo u otros dispositivos que ayudan a distribuir el líquido en el intercambiador de calor y aumentan la velocidad de flujo.
3.2.1.
EVAPORADORES DE PLACAS: Son de construcción semejantes a los intercambiadores de calor de placas, empleados en la pasteurización sin embargo aquí el medio calefactor es el vapor y para concentrar el producto en los espacios existentes entre las placas. Se aproveche el principio de funcionamiento de los evaporadores de película ascendente – descendiente. El líquido, que entra en la parte inferior de cada sección
ascendente, hierve y alcanza la parte superior de las
placas, entrando desde allí a la sección descendente donde continúa la ebullición. El número de secciones ascendentes y descendentes de cada evaporador determina su capacidad de producción y el grado de concentración alcanzado en el proceso.
Son evaporadores caros pero su velocidad de intercambio calórico es muy elevada, sus tiempos de evaporación son cortos y son enérgicamente eficaces. Son compactos, de una gran capacidad y se desmontan fácilmente para su inspección o mantenimiento. Usados para alimentos termo sensible como extractos de levaduras, de carnes y productos lácteos.
Figura N°05: evaporador de placas.
Ventajas:
3.2.2.
Alta eficiencia y rendimiento.
Altos coeficientes de transferencia térmica.
Capacidad de trabajar con productos termo-sensibles.
Limpieza rápida y sencilla.
EVAPORADOR DE FLUJO EXPANDIDO:
Sete evaporador funciona basándose en los mismos principios que el evaporador de placas, pero en lugar de estar constituido por un conjunto de placas lo está por una serie de conos invertidos. En este evaporador el líquido entra por el eje central y fluye alternativamente por los espacios comprendidos entre dos conos consecutivos, se evapora en el trayecto ascendente, en el que el espacio entre los conos aumenta progresivamente (de aquí el nombre evaporador de flujo expandido). La mezcla de vapor-condensado, abandona el conjunto de conos de forma tangencial y allí se separa por un especial diseño de la carcasa en la que se consigue un efecto semejante al de un separador de ciclón, siguiendo un curso descendente entre los conos por espacios adyacentes a los ocupados por el líquido a concentrar. La reducción en el espacio existente entre los conos permite mantener un elevado coeficiente de película para el vapor condensante.
Es compacto, el tiempo de evaporación es corto y además es un evaporador versátil.
Figura N°06: evaporador centri-term.
3.2.3.
EVAPORADOR DE AGITADORES):
CAPA
FINA
MECÁNICOS
(O
Los evaporadores de superficie barrida se caracterizan por el grosor de la película del material que está siendo evaporado. En los evaporadores de superficie barrida el grosor de la película, es de 0.25mm aproximadamente, mientras que los decapa fina es de 1.25mm, como máximo. Ambos están constituidos por un rotor y la camisa de vapor, que rueda a gran velocidad, dotado de unas cuchillas montadas longitudinalmente. El líquido a concentrar, que circula entre el rotor y la camisa calefactora, se evapora rápidamente, distribuido por las cuchillas en forma de fina película sobre la cara interna de la camisa de vapor. La elevada velocidad de rotación hace que las cuchillas agiten violentamente el líquido, consiguiendo de esta forma, sin riesgo de chamuscado, velocidades de intercambio calórico muy elevadas. El tiempo de permanencia del líquido en el evaporador puede ajustarse entre 0.5 y 100 segundos dependiendo del tipo de alimento y el grado de concentración de secado. Un segundo tipo de evaporador de capa fina mecánico es el evaporador centritherm (figura N°06) que aunque de aspecto semejante al de flujo expandido, funciona por un principio distinto. En él, el liquido se suministra sobre la cara inferior delos conos huecos en rotación a través de un conducto central y distribuyéndose en ellos inmediatamente en forma de una fina capa de 0.1 mm de grosor aproximadamente. El vapor se condensa sibre la cara interna de cada cono y el calor latente de
condensación se transmite rápidamente a través de la delgada chapa metálica que constituye el rotor hasta el líquido en evaporación. Al contrario de lo que sucede en los evaporadores de flujo expandido, en los que el líquido circula por efecto de presión de vapor, en el cetrithermeste lo hace por efecto de fuerza centrífuga. En estos evaporadores se consigue coeficientes de calor de transferencia de calor muy elevados y tiempos de permanencia cortos este tipo de instalaciones permite que se utilicen en concentración de café, extractos de té, extractos de carne, zumo de frutas y en enzimas utilizadas en la industria alimentaria. Se utiliza para alimentos viscosos: pulpas fruta, pasta tomate, miel, extractos carne, pasta de cacao, café y productos lácteos.
Figura N°07: evaporador mecánico de película delgada.
3.2.4.
EVAPORADORES A BAJA TEMPERATURA: Usado para elaborar productos como zumo de cítricos.
3.3. EVAPORADORES DE CIRCULACION DE EFECTO
SIMPLE: Consiste en un calentador, una cámara de evaporación, un condensador, una bomba de vacío, una bomba de circulación forzada, una plataforma de operación. Es útil para materiales con características muy diversas, como lo son los materiales que son fácilmente afectados por la evaporación, materiales que se cristalizan durante la evaporación, materiales que incrementan su viscosidad durante la evaporación, materiales que contengan sólidos insolubles, etc.
Figura N°08: evaporador de circulación de efecto Simple.
3.4. EVAPORADORES
DE
CIRCULACION
MULTIFUNCIONAL: Estos son comúnmente utilizados en la industria química, de alimentos, farmacia, ingeniería medio ambiental, evaporación de licores y reciclaje, entre otros. Está compuesto de un cabezal para vapor, un calentador, un evaporador separador para cada efecto, condensador (de tipo combinado o de tipo superficial), se fuerza la circulación con la bomba para cada efecto, la bomba de transporte puede ser usada para varios líquidos de alimentación, bomba de vacío, bombas de condensación, plataformas de operación, muebles de control para aplicaciones eléctricas, válvulas de las tuberías, etc.
Figura N°09: evaporador de circulación de triple efecto.
La aplicación de evaporadores en el ámbito industrial es muy amplio ya que abarca varios tipos de empresas como: Industria Lechera: Leche entera y descremada, Leche condensada, Proteínas de la leche, Permeados lácteos, Mezclas de productos lácteos, Mantecas, Suero de queso, Suero de queso previamente cristalizado, Proteínas de suero, Permeados de suero, Soluciones de lactosa, Dulce de leche de producción continua y discontinua. Industria de Jugos de Fruta: Leche de soja, Jugo de manzana, de naranja y otros citrus, Jugos mezclas, de tomates, de zanahoria. Hidrolizados: Proteína Hidrolizada, Proteína láctea hidrolizada, Suero hidrolizado, Molienda húmeda del maíz, Jarabe de glucosa, Jarabe de Dextrosa 42 y 55, Agua de Macerado. Industria Frigorífica: Extracto de carne y huesos, Plasma sanguíneo. Extractos: Extractos de café o té, de carne o hueso, de malta, de levaduras. Industria Avícola: Concentración de huevo entero, Concentración de clara de huevo.
BIBLIOGRAFIA:
Tecnología del procesado de los alimentos / Peter Fellow editorial ACRIBIA S.A ZARAGOZA (España) 1994.
