Selección de Intercambiadores de Calor para Productos Alimenticios Viscosos
Los intercambiadores de calor son componentes clave en muchos procesos de la industria alimentaria: desde el calentamiento y enfriamiento hasta la pasteurización, esterilización y evaporación. Existen en múltiples formas, desde intercambiadores de placas hasta diseños de tubos corrugados concéntricos y de superficie rascada. Dada la gran variedad de alimentos y bebidas que se producen en todo el mundo, elegir el intercambiador de calor adecuado para cada producto y proceso es fundamental, no solo para garantizar un procesamiento eficaz y una calidad óptima del producto, sino también para maximizar la eficiencia operativa y energética.
Esto es particularmente cierto al tratar con alimentos viscosos (como miel, mayonesa, jarabes, purés y mantequillas de frutos secos). Estos requieren más energía para bombearse y desplazarse, y a menudo presentan mayor riesgo de ensuciar tuberías e intercambiadores de calor, lo que reduce la transferencia térmica y la eficiencia operativa.
Sin embargo, dado que su textura y viscosidad también son características de calidad esenciales, es importante que el equipo de procesamiento, incluidos los intercambiadores de calor, no las altere ni las dañe durante la producción.
¿Qué es la viscosidad?
La viscosidad se define normalmente como la medida de la resistencia de una sustancia al movimiento bajo una fuerza aplicada, basada en la cantidad de fuerza requerida para desplazar una capa respecto a otra (esfuerzo cortante) y en la variación de velocidad entre dichas capas (tasa de corte).
La leche puede tener una viscosidad típica entre 1 y 20 centipoises (cP), mientras que la melaza puede situarse entre 5.000 y 10.000 cP, el kétchup (que se adelgaza al ser sometido a esfuerzo cortante) entre 10.000 y 18.000 cP, y la mantequilla de maní hasta 250.000 cP.
La viscosidad de distintos productos puede cambiar cuando se someten a diferentes niveles de esfuerzo cortante y temperatura. Los fluidos newtonianos mantienen la misma viscosidad independientemente de los cambios de temperatura o esfuerzo cortante –el ejemplo más común es el agua–, mientras que los fluidos no newtonianos presentan viscosidades que fluctúan dependiendo de la tasa de cizallamiento aplicada.
Esto significa que, al trabajar con productos no newtonianos (como queso, nata, masas, natillas y ciertos productos bajos en grasa), varios elementos de la operación –incluyendo bombeo, calentamiento, enfriamiento y transporte por tuberías– pueden afectar la viscosidad y calidad final del producto si no se manejan adecuadamente.
Intercambiadores de calor de tubo corrugado: diseño y selección
Los intercambiadores de calor de tubo corrugado, como los diseñados y fabricados por HRS, permiten procesar de forma eficiente productos delicados, como la nata, sin dañarlos. Esto se debe a que el diseño corrugado ayuda a minimizar la suciedad, aumenta la eficiencia térmica durante la operación y prolonga los periodos de uso entre limpiezas. Además, presentan un menor requerimiento de bombeo en comparación con los intercambiadores de tubo liso, gracias a su naturaleza compacta, lo que reduce la caída de presión.
Los productos de viscosidad baja o media –como leche, salsas ligeras, sopas y cremas, jugos y purés de frutas y hortalizas– pueden procesarse eficazmente en intercambiadores multitubo corrugados, como la serie HRS MI. Estos cuentan con múltiples tubos que transportan el producto dentro de un gran recipiente que contiene el fluido de servicio.
Cuando los productos contienen trozos o partículas, como dados de frutas o verduras, se recomienda un intercambiador de doble tubo, como la serie HRS DTA. En este caso, un tubo de gran diámetro transporta el producto, reduciendo así el riesgo de obstrucción y ensuciamiento por las partículas contenidas en el alimento.
Para productos como salsas espesas, miel y jarabes, se prefiere un intercambiador de calor de espacio anular, como la serie HRS AS. Estos se componen de tres o cuatro tubos concéntricos, con el producto fluyendo por el espacio anular entre los tubos, mientras que el fluido de servicio circula por los tubos internos y externos para garantizar un calentamiento y enfriamiento uniformes. Esta disposición mejora tanto la transferencia de calor como la eficiencia energética, además de minimizar la suciedad potencial.
Intercambiadores de calor de superficie rascada: para los mayores desafíos
Para los productos más viscosos, el uso de tubos corrugados no será suficiente para evitar la incrustación ni mantener el movimiento a través del intercambiador. En HRS producimos dos tipos de SSHE (Intercambiadores de Calor de Superficie Rascada): la serie rotativa HRS R, que incluye un exclusivo sistema de barra rascadora en espiral y disposición de deflectores; y la serie HRS Unicus, que utiliza un movimiento alternativo para mezclar el fluido al mismo tiempo que limpia la superficie de intercambio térmico.
Gracias a nuestra gama de intercambiadores de tubo corrugado y a los tres modelos de SSHE, HRS dispone de una solución de transferencia térmica para cualquier producto alimenticio viscoso, incluyendo leche condensada, pasta de tomate, purés, concentrados de jugo, miel, mantequilla, margarina, cremas de frutos secos, chocolate, salsas, carnes picadas y muchos más.