EVAPORADORES

REVISION BIBLIOGRÁFICA

INTRODUCCION

La evaporación es una operación unitaria que consiste en la eliminación de agua de un alimento fluido mediante vaporización o ebullición. Son varios los alimentos que se obtienen en forma de soluciones acuosas, y que para facilitar su conservación y transporte se concentran en una etapa de eliminación de agua.

Un evaporador consta, esencialmente, de dos cámaras, una de condensación y otra de evaporación. En la de condensación un vapor de agua se transforma en líquido, con lo que le cede su calor latente de condensación, el cual es captado en la cámara de evaporación por el alimento, del que se desea eliminar el agua.

El agua evaporada abandona la cámara de evaporación a la temperatura de ebullición, al mismo tiempo que se obtiene una corriente de solución concentrada.

Es importante resaltar que muchas soluciones alimentarias son termolábiles, y pueden quedar afectadas si son expuestas a una temperatura demasiado elevada. Es por ello que en muchos casos es conveniente operar a vacío en la cámara de evaporación, lo que hace que la temperatura de ebullición de la solución acuosa sea menor, y el fluido se vea afectado por el calor en menor grado. Si se opera a vacío, es necesario disponer de un dispositivo que lo realice.

Se define la capacidad del evaporador (V) como la cantidad de agua evaporada del alimento por unidad de tiempo. El consumo (Wv) es la cantidad de vapor de calefacción consumida por unidad de tiempo. La economía (E) es la cantidad de disolvente evaporado por unidad de vapor de calefacción:

E=Capacidad/Consumo

Cuando el producto alimenticio es un líquido, la forma más fácil de eliminar el agua es, en general evaporándola mediante calor; la evaporación es por ello un proceso utilizando con mucha frecuencia por el tecnólogo de alimentos (McCabe, 2007).

EVAPORADORES

Componentes Básicos de un evaporador:

Un cambiador de calor, para aportar al líquido de alimentación tanto el calor sensible como el calor latente de vaporización. En la industria alimentaria, se suele utilizar como medio de calentamiento vapor saturado.

Un separador, en el que el vapor se separa de la fase líquida concentrada.

Un condensador, para condensar el vapor y eliminar el condensado del sistema. En los que operan a la presión atmosférica, el separador puede omitirse (Brennan, 1998).

Tipos de evaporadores

Los evaporadores se pueden clasificar de la siguiente manera:

Medio de calentamiento separado del líquido en evaporación, mediante superficies tubulares de calentamiento.

Medio de calentamiento confinado por serpentines, camisas, paredes dobles placas planas.

Medio de calentamiento mediante radiación solar.

La mayor parte de los evaporadores industriales emplean superficies tubulares de calentamiento. La circulación del líquido más allá de la superficie de calentamiento se puede inducir mediante la ebullición o medios mecánicos (Earle, 1998).

Tipos de evaporadores

Los principales tipos de evaporadores tubulares calentados con vapor de agua que se utilizan actualmente son:

Marmita o artesa

Evaporadores de circulación natural

3.- Evaporadores de tubos largos verticales:

Flujo ascendente (película ascendente)

Flujo descendente (película descendente)

Circulación forzada.

4.- Evaporadores de película agitada.

El tipo de equipos usado depende tanto de la configuración de la superficie para la transferencia de calor como de los medios utilizados para lograr la agitación o circulación del líquido. A continuación se analizan los tipos generales de equipo.

Marmita abierta o artesa. La forma más simple de un evaporador es una marmita abierta o artesa en la cual se hierve líquido. El suministro de calor proviene de la condensación de vapor de agua en una chaqueta o en serpentines sumergidos en el líquido. En algunos casos, la marmita se calienta a fuego directo. Estos evaporadores son económicos y de operación simple, pero el desperdicio de calor es excesivo. En ciertos equipos se usan paletas o raspadores para agitar el líquido.

Evaporador vertical o con circulación natural. En este evaporador se usan tubos verticales en lugar de horizontales y el líquido está dentro de los tubos, por lo que el vapor se condensa en el exterior. Debido a la ebullición y a la disminución de densidad, el líquido se eleva en los tubos por circulación natural y fluye hacia abajo a través de un espacio central abierto grande, o bajada. El modelo de canasta difiere del evaporador vertical de circulación natural, debido a que cuenta con un espacio central en vez del anular como bajada. Este tipo se usa con frecuencia en las industrias del azúcar, la sal y sosa cáustica (Geankoplis, 1998).

Figura 1. Diferentes tipos de evaporadores: a) de tubos horizontales, b) de tubos verticales, c) de tubos largos verticales, d) de circulación forzada. (Geankoplis, 1998).

Los factores principales de la evaporación son:

La velocidad de transferencia de calor al líquido.

La cantidad de calor necesaria para evaporar cada kg de masa.

La temperatura máxima que permite el líquido

La presión a la que tiene lugar la evaporación

Cualquier cambio que tenga lugar el producto alimenticio durante el proceso de evaporación.

Considerando al evaporador como una parte de instalación industria, se puede decir que cumple dos funciones principales: intercambiar calor y separar del líquido el vapor que se ha formado. Las consideraciones prácticas a tener en cuenta en el evaporador son:

La temperatura máxima permisible, que tiene que ser inferior a 100°C.

El líquido debe circular a través de las superficies de transmisión de calor, a fin de obtener unos coeficientes de transmisión de calor razonablemente elevados y prevenir recalentamientos locales.

La viscosidad del fluido, que normalmente aumenta bastante a medida que crece la concentración de las sustancias disueltas.

La posible tendencia a formar espuma, que dificulta la separación del líquido y el vapor (Earle, 1998).

Transmisión de calor en los evaporadores.

En un evaporador simple, en éste se incluyen las diferentes variables de cada una de las corrientes. En la cámara de condensación se alimenta una corriente de vapor saturado (Ws) que posee una temperatura T , siendo H ̂_wi su entalpía. El vapor se condensa, y el único calor que cede es el de condensación, por lo que de esta

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