Processing of natural orange juice

Desde un punto de vista industrial, podemos considerar que la naranja está compuesta por un 43% de zumo y un 57% de corteza y pulpa. Debido a las diferentes variedades de naranjas, al clima, estación del año y a la fuente, estas cifras pueden variar considerablemente. El proceso de separación utilizado,  el tratamiento térmico y las condiciones de almacenamiento, también son factores a tener en cuenta. 

_HRS Processing Natural Orange Juice

Una cuestión clave en sector de zumos industriales es la formación de compuestos derivados aromáticos. Para combatir este problema se utilizan diferentes procesos. Para evaluar la efectividad de los tratamientos aplicados se debe medir la calidad del producto resultante. Los parámetros utilizados para evaluar la calidad incluyen:

  • Color
  • Densidad
  • Extracto seco
  • Grados Brix
  • Acidez (ácido cítrico)
  • Aceites esenciales
  • Índice de caducidad
  • Turbidez
  • Contenido de limonina
  • Pectinesterasa (PME)
  • Índice formal
  • Hidroximetilfurfural (HMF)
  • Ácido ascórbico (vitamina C)

 

La influencia de los tratamientos térmicos en la calidad del zumo de naranja

Los objetivos principales de los tratamientos térmicos son:

  • Inactivación de la enzima Pectinesterasa (PME). Se consigue sometiendo el zumo a una temperatura de 98°C durante 30 segundos.
  • Prevención del hidroximetilfurfural (HMF). Requiere que se utilicen períodos cortos de tratamiento térmico.

Los periodos de tratamientos largos aumentan la cantidad de HMF y reducen la calidad del producto final.

 

Objetivos del proceso utilizado por HRS Heat Exchangers 

Los objetivos al diseñar una planta de procesamiento de zumo de naranja, son:

Objetivo 1- Maximizar la calidad y el sabor del zumo.

HRS Heat Exchangers utiliza tecnología que permite la aplicación de tiempos de tratamiento térmico reducidos, que dan buenos resultados cuando se evalúan los parámetros de calidad del producto final.

Objetivo 2 – Minimizar el consumo de energía. 

Los pasteurizadores HRS recuperan hasta un 85% de la energía durante el proceso, lo que contribuye enormemente a una reducción de los costes de procesamiento. La energía necesaria para los procesos de evaporación proviene normalmente de la planta de secado, lo que proporciona ahorros adicionales.

Objetivo 3 – Explotación de los subproductos obtenidos de la naranja.

La cáscara seca de la naranja, obtenida en la parte final del proceso, es un producto valioso que se puede utilizar en la industria química. 

Objetivo 4 – Control digital de la fábrica

El uso de tecnologías de control electrónico e internet permite al usuario monitorizar los procesos y los caudales de producto en tiempo real y en terminales remotas. Desde el armario de control, los operadores de la planta pueden monitorizar, desde cualquier terminal de ordernador con conexión a internet, el estado actual de la fábrica y cualquier incidente o desviación en el proceso de producción.

 

Tecnología fundamental

En el proceso se utilizan tres disciplinas básicas:

  • Transferencia de producto
  • Transferencia de calor
  • Exprimido de la naranja

 

Principales componentes de la solución de HRS Heat Exchangers

Los aspectos y tecnologías fundamentales que intervienen en las plantas de procesamiento de HRS son:

 

Extracción de zumo

En primer lugar se elimina el aceite. El proceso se lleva a cabo sin dañar la fruta y se hace para evitar sabores indeseables y obtener el nivel más alto posible de aldehídos.

En segundo lugar se extrae el zumo. La tecnología utilizada consiste en cortar y exprimir la naranja y es muy diferente a muchos de los sistemas en línea existentes. El proceso de HRS no daña la cáscara de la naranja y por lo tanto evita la contaminación del zumo.

En tercer lugar, el zumo se separa de la cáscara y las pepitas. Con este proceso se reducen los constituyentes amargos, obteniendo una lectura baja en fibra y una baja viscosidad en NFC. El zumo resultante posee un contenido mínimo de constituyentes amargos, un color agradable, un contenido mínimo de aceite natural y un mayor número de células de zumo intactas. El contenido de limonina también se reduce y el tamaño promedio de la célula en la pulpa se incrementa con un mayor porcentaje de pulpa flotante.

Este proceso no consume agua durante la extracción, optimizando así el consumo de energía y minimizando los contaminantes contenidos en el agua residual.

 

Eliminación del sabor amargo  

Una vez obtenido el zumo de naranja, es necesario eliminar el sabor amargo mediante un proceso diseñado para eliminar los compuestos de limonina, naringina y hesperidina. En el caso de la limonina, la concentración inicial puede ser tan alta como 20 ppm, mientras que el objetivo a conseguir para el producto final es inferior a 0,1 ppm.

El proceso se inicia con zumo fresco estabilizado y zumo reconstituido de 15 brix. Éstos se centrifugan para separar la pulpa del zumo, se añade la resina Lewait® y posteriormente se transfiere a un recipiente de almacenamiento donde se lleva a cabo el tratamiento térmico.

 

Tratamiento de la pulpa y llenado aséptico

Uno de los aspectos clave relacionados con el tratamiento de la pulpa es la transferencia de masa. HRS Heat Exchangers ha desarrollado una bomba de pistones particularmente adecuada para este propósito; es una bomba higiénica y que puede desarrollar presiones de hasta 40 bar.

Otro aspecto fundamental del proceso es el tratamiento térmico que se lleva a cabo, utilizando un intercambiador de calor de triple tubo (Serie HRS AS). En este intercambiador de calor, el producto fluye a través de un anillo formado por tres tubos concéntricos que hace que las unidades sean especialmente útiles para:

  • Fluidos de alta viscosidad
  •  Líquidos no Newtonianos
  •  Fluidos que contienen partículas pequeñas

El proceso finaliza con la llenadora aséptica diseñada por HRS, del tipo “Bag-in-Drum” o “Bag-in-Box”, que permite que el producto sea empaquetado en contenedores asépticos. Normalmente se utilizan recipientes preformados y pre-esterilizados de entre 5 y 1.000 litros.

 

Pasteurizador MI/MR

Los pasteurizadores de la Serie MI/MR fabricados por HRS Heat Exchangers, se caracterizan por su alta velocidad de tratamiento, su capacidad para realizar la desaireación del producto cuando el producto está frío y su bajo mantenimiento. Se ha prestado especial atención a las siguientes características:

  • Recuperación de energía. Se puede recuperar hasta un 85% de la energía, lo que disminuye sustancialmente los costes de producción.
  • Reducción de los tiempos de tratamientos térmicos; lo que significa que obtenemos un producto de mejor calidad.
  • El diseño es higiénico, obteniéndose un producto de mayor calidad. Este diseño es la clave, ya que permite la eliminación de todas las zonas muertas dentro de la unidad, donde el movimiento del producto está restringido. Estas zonas son inevitables en los diseños tradicionales que utilizan la recuperación de calor de producto a producto,  particularmente en el área de entrada del producto en los cabezales.

En el caso de la producción de zumo de naranja, podemos aprovechar la tecnología MR, que nos permite usar producto directo para recuperar el calor del producto. El resultado es un pasteurizador más compacto, con menos módulos. Al recuperar energía directa o indirecta, se consigue un ahorro de costes significativo; por ejemplo, los ahorros comparados con un sistema que consume vapor generado a propósito pueden ser de unos 220 euros al día.

 

Sistema de limpieza CIP

El sistema de limpieza CIP (Clean in Place) utilizado por HRS Heat Exchangers está centralizado con control automático de los parámetros. Una característica destacada de este diseño es que ha automatizado prácticamente todas las operaciones de limpieza requeridas en la planta.

 

Mezcla de jugos

En este paso, los componentes principales son los sistemas automáticos para mezclar el producto, los controles para los componentes y las operaciones de limpieza CIP. La mezcla se lleva a cabo en tanques equipados con agitadores, en los que se pueden programar las proporciones de los diversos constituyentes. La transferencia de producto se realiza mediante bombas centrífugas o de pistón.

 

Envío

El área de envío contiene los enfriadores utilizados para cargar y descargar los tanques. Estos enfriadores utilizan los intercambiadores de calor de la Series HRS MI y HRS AS, que generan los mejores coeficientes de transferencia térmica. Los productos deben ser refrigerados entre 0°C y + 2°C.

 

Secado de la cáscara de naranja

La cáscara de naranja debe estar seca para poder comercializarse. La primera parte de la planta de secado es la zona de hidrólisis, que toma la cáscara procedente de la planta de zumo y le añade cal (CaO). Cuando la cáscara está hidrolizada, a continuación pasa a las prensas, donde se obtiene un producto semisólido y un líquido. A continuación, el líquido se somete a un proceso adicional de evaporación para obtener un líquido concentrado. Finalmente, el producto semisólido y el líquido concentrado son trasladados al secador, donde obtendremos el producto seco. Un secador tipo Trommel puede utilizar diferentes tipos de combustible, como biomasa, gas natural, etc., y es importante saber que los gases de escape del secador pueden utilizarse como fuente de energía en la planta de evaporación. Por último, el producto pasa a un peletizador, para conseguir un formato de cáscara apta para el mercado. 

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