EVAPORACION

EVAPORACIÓN

La evaporación consiste en la eliminación del agua en los alimentos líquidos por ebullición. En contrastre con otros métodos de concentración (por ejemplo concentración de membranas) en los que el agua se elimina haciendo uso de las diferencias existentes entre las velocidades de difusión a temperatura ambiente, o la concentración por congelación, en la que se aprovecha la diferencia en el punto de congelación, en la evaporación la separación del agua se consigue aprovechando las diferencias existentes entre la volatilidad de ésta y la de los solutos.

Los principales objetivos de la evaporación son:

(1) La concentración de los alimentos (por ejemplo: zumos de frutas, leche y café) antes de su deshidratación, congelación o esterilización, reduciendo de esta forma su peso y volumen. La evaporación permite un ahorro energético en operaciones de elaboración subsiguientes y reduce los gastos de almacenamiento, transporte y distribución.

(2) Aumenta el contenido en sólidos totales (por ejemplo: mermeladas y melazas) y mejora su conservación por reducción de su actividad de agua.

(3) Suministra un producto de uso más cómodo para el consumidor (concentrados de frutas para diluir, sopas y pastas de tomate o ajo) o el fabricante (por ejemplo: pectina líquida o fruta concentrada utilizada en la elaboración de helados o productos de pastelería)

(4) Cambia el aroma y/o el color de los alimentos (por ejemplo: jarabes caramelizados para su utilización en productos de panadería y pastelería)

En la evaporación el calor latente del medio de calentamiento (vapor) se transmite al alimento para aumentar su temperatura hasta el punto de ebullición (calor sensible). La tensión de vapor aumenta y la transmisión de calor latente de vaporización del vapor provoca la formación de burbujas de vapor en el líquido que es finalmente eliminado de la superficie del líquido en ebullición. La velocidad de evaporación se halla determinada por la velocidad de transferencia de calor al alimento y la velocidad de transferencia de masa desde el alimento que está siendo evaporado.

EQUIPOS

Los evaporadores están constituidos por:

(1) Un intercambiador de calor (denominado calandria) que transfiere el calor del vapor al alimento.

(2) Un sistema de separación del vapor producido

(3) Un sistema de vacío mecánico o por inyección de vapor.

1. Evaporadores abiertos (marmitas) y cerrados

Consiste en un recipiente de forma hemisférica calentado directamente por gas o resistencia eléctrica, o indirectamente, por vapor que circula por un serpentin interior o por una camisa externa. Poseen una tapa que les permite funcionar a vacío un agitador de paletas para mejorar la velocidad de transferencia de calor y un agitador de paletas para mejorar la velocidad de transferencia de calor y evitar el riesgo de chamuscado. Su velocidad de transferencia de calor es relativamente baja. Energéticamente son poco eficaces y alteran los alimentos termosensibles. En cambio, son baratos, fáciles de construir y mantener y se adaptan fácilmente a distintos productos y ritmos de producción.

2. Evaporadores de tubos cortos

Estos evaporadores son los típicos “evaporadores de tubo y carcasa”. Consisten esencialmente en un recipiente (o carcasa: “shell”) que contiene un haza de tubos (verticales o menos frecuentemente, horizontales). 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 por éstos cayendo por un espacio central e iniciando de nuevo el ciclo. La disposición vertical favorece las corrientes de convección, que incrementan la velocidad de transferencia de calor.

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 3-15 m de altura. El líquido, que es precalentado casi hasta su punto de ebullición antes de su entrada en el evaporador, se calienta en el mismo, en el interior de los 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.

SISTEMAS DE EVAPORES

Para reducir el consumo energético se utilizan tres sistemas. Los tres se basan en el aprovechamiento del calor contenido en el vapor extraído del alimento. Son los siguientes:

Recompresión del vapor: En este sistema el vapor extraído del producto es recomprimido (elevando así su temperatura) mediante un sistema mecánico o con un chorro de vapor en un compresor. El vapor así recomprimido se reutiliza como vapor de calentamiento.

Precalentamiento: En este método el vapor obtenido en la evaporación se emplea para precalentar el producto a la entrada del evaporador o para calentar el agua en el generador de vapor.

Múltiples efectos: En este sistema, en el que se utilizan diversos evaporadores (efectos) conectados entre sí, el vapor obtenido en un efecto se utiliza directamente como medio de calentamiento en el efecto siguiente. Como este vapor solamente puede ser utilizado para que el líquido hierva a una temperatura inferior a la del efecto anterior, con objeto de que la diferencia entre la temperatura del alimento y la del elemento calefactor se mantenga, los efectos deben funcionar a presiones progresivamente más bajas.

Disposición de los efectos Ventajas Desventajas

Alimentación concurrente El sistema más barato. Fácil de manejar. No precisas bombas de alimentación entre los distintos efectos. Temperaturas más bajas a medida que el producto pasa de un efecto a otro (por tanto, menos riesgo de chamuscado con productos viscosos) A medida que el producto se va haciendo más viscoso la transferencia de calor y la velocidad de evaporación se reducen. El calor con mayor poder calorífico se emplea en las primeras fases de la evaporación, cuando el producto se concentra con mayor facilidad

Alimentación “en contracorriente” No se requiere al comienzo de ninguna bomba de impulsión al producto. El vapor con mayor poder calorífico se usa con el producto más difícil de concentrar. Mayor transferencia de calor (y mayor economía energética) ya que los efectos no se hallan sujetos a los cambios de temperatura. El producto entra en contacto con las superficies más calientes cuando se halla más concentrado,

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