Funcionamiento intercambiador placas esterilizar leche

Funcionamiento intercambiador placas esterilizar leche

Intercambiador de calor de placas

Los intercambiadores de calor ayudan a controlar las temperaturas de los fluidos en el procesamiento de alimentos, bebidas y productos farmacéuticos para la pasteurización, esterilización, limpieza en el lugar y otras operaciones higiénicas. En este artículo, se analiza el funcionamiento de tres tipos de intercambiadores de calor: de placas y bastidor, de carcasa y tubos, y de superficie rascada.
Los intercambiadores de calor de placas y bastidor con juntas se encuentran entre los diseños más eficientes, por lo que también están entre los diseños más comunes en los sistemas de procesamiento. Las juntas entre las placas guían el flujo del producto y de los fluidos de calentamiento/enfriamiento a través de canales alternativos.
Los sistemas suelen emplear intercambiadores de calor de placas y bastidores para la pasteurización, la refrigeración de la leche cruda y el calentamiento CIP (limpieza in situ). Dada su idoneidad para productos de viscosidad baja o media y con pocas o ninguna partícula, los intercambiadores de calor de placas también se utilizan habitualmente para bebidas, cerveza, mosto, huevos, salsas y la mayoría de los procesos lácteos.
El calor siempre se transfiere de las sustancias más calientes a las más frías, por lo que durante la pasteurización, los intercambiadores de calor utilizan el calor de la leche pasteurizada para calentar la leche fría, lo que ahorra energía de calefacción y refrigeración. El proceso se denomina intercambio de calor regenerativo o recuperación de calor, y suele alcanzar el 90% y lograr hasta el 95% de recuperación de calor de la leche pasteurizada. La recuperación es menor en el caso de los productos más grasos, como la nata y la mezcla de helados. La regeneración tiene un impacto positivo en el ahorro de energía, los costes de capital y el funcionamiento eficiente. La transferencia de calor se produce rápidamente cuando la diferencia de temperatura es alta. A medida que la diferencia de temperatura disminuye, la tasa de transferencia se reduce y se detiene por completo cuando las temperaturas se igualan (Dairy Processing Handbook).

Pasteurización de la leche temperatura y tiempo

El intercambiador de calor se utiliza para transferir el calor por el método indirecto. Es posible simplificar la transferencia de calor representando el intercambiador de calor simbólicamente como dos canales separados por un tabique tubular: el agua caliente (rojo) fluye por un canal y la leche (azul) por el otro. El calor se transfiere a través del tabique. El agua caliente entra en el canal a una temperatura de ti2 y se enfría a una temperatura de t02 en la salida. La leche entra en el intercambiador de calor a una temperatura de ti1 y es calentada por el agua caliente hasta una temperatura de salida de t01. Los cambios de temperatura durante el paso por el intercambiador de calor se muestran en las curvas de la figura 6.1.7.
Ejemplo:  Si se quiere aumentar el caudal de producto en una instalación de 10.000 a 20.000 l/h, el intercambiador de calor debe ampliarse al doble de su tamaño original, siempre que se dupliquen también los caudales de los medios de servicio, manteniéndose constantes los demás factores.
La cifra de densidad, ρ, viene determinada por el producto.  La cifra del calor específico, cp, también viene determinada por el producto. El calor específico indica la cantidad de calor que hay que suministrar a una sustancia para aumentar su temperatura en 1 °C. Otra propiedad física importante es la viscosidad. Ésta se tratará en el apartado sobre el coeficiente global de transferencia de calor que se incluye más adelante.

Tipos de intercambiadores de calor en la industria láctea

ProcesoTemperatura, °CTiempo Termización Pasteurización LTLT de la leche6330 min Pasteurización HTST de la leche72 – 7515 – 20 s Pasteurización HTST de la nata, etc.> 801 – 5 s Ultrapasteurización125 – 1382 – 4 s UHT (esterilización por flujo) normalmente135 – 140unos segundos Esterilización en contenedor115 – 12020 – 30 min
Casi todas las sustancias emiten energía radiante.Principios de transferencia de calorToda la transferencia de calor en las lecherías tiene lugar en forma de convección y conducción. Se utilizan dos principios: el calentamiento directo y el indirecto.Calentamiento directoEl calentamiento directo significa que el medio de calentamiento se mezcla con el producto.Esta técnica se utiliza para:Calentamiento indirecto
La transferencia de calor indirecta es, por tanto, el método más utilizado en las lecherías. En este método, se coloca un tabique entre el producto y el medio de calentamiento o enfriamiento. El calor se transfiere desde el medio a través del tabique al producto (figura 6.1.6). Suponemos que el medio de calentamiento es agua caliente, que fluye por un lado del tabique, y leche fría por el otro. En consecuencia, el tabique se calienta por el lado del medio de calentamiento y se enfría por el lado del producto. En un intercambiador de placas, la placa es el tabique. Hay una capa límite en cada lado del tabique. La velocidad de los líquidos se ralentiza por la fricción hasta ser casi nula en la capa límite en contacto con el tabique. La capa que se encuentra inmediatamente fuera de la capa límite sólo se ve frenada por el líquido de la capa límite y, por tanto, tiene una velocidad baja. La velocidad aumenta progresivamente y es máxima en el centro del canal. Del mismo modo, la temperatura del agua caliente es más alta en el centro del canal. Cuanto más cerca está el agua del tabique, más se enfría por la leche fría del otro lado. El calor se transfiere, por convección y conducción, a la capa límite. La transferencia de la capa límite a través de la pared a la capa límite del otro lado se realiza casi totalmente por conducción, mientras que la transferencia posterior a la leche en la zona central del canal se realiza tanto por conducción como por convección.El intercambiador de calor

Superficie raspada dinámica he…

Lección 29INTERCAMBIADORES DE CALOR – TIPO DE PLACAS Y TUBULARES29.1 IntroducciónEl intercambiador de calor de placas ha encontrado una amplia aplicación en la pasteurización y la esterilización. Consta de una serie de placas, terminales entre las placas y un terminal de cabeza en el que se presionan las placas con el terminal final. Para la instalación, la limpieza y el cambio de las gomas de las placas, las placas y los terminales intermedios pueden desplazarse fácilmente hacia delante y hacia atrás sobre barras portantes en un bastidor. Los líquidos pueden entrar y salir de la instalación a través de los terminales intermedios, de cabeza y finales. El líquido puede fluir alternativamente con un medio más frío o más caliente a través de las placas, de manera que una placa se encuentra en zonas cercanas a las paredes debido a las bajas tasas de flujo.
Fig. 29.1 Intercambiador de calor de placas para el calentamiento de leche durante un corto periodo de tiempo29.2 Diseño y principio de funcionamiento de un intercambiador de calor de placasLa configuración de las secciones individuales de un intercambiador de calor de placas se muestra en la figura (Fig.29.1). Se ensamblan varias placas de intercambio de calor y se instalan por secciones en un bastidor. En muchos casos, los intercambiadores de calor de placas para el calentamiento de corta duración no tienen sección de retención, sino que tienen un tubo de retención junto al intercambiador de calor de placas. Esto permite que el intercambiador de calor de placas sea muy pequeño y ocupe poco espacio. Los intercambiadores de calor de placas para tratamientos térmicos intensivos están diseñados de forma modular.29.3 Placas del intercambiador de calorLas placas del intercambiador de calor (Fig. 29.2) están fabricadas en acero inoxidable y tienen una superficie de calentamiento de 0,2-0,4 m2. La superficie relativamente grande, teniendo en cuenta las dimensiones totales, se consigue gracias al patrón de superficie prensada en forma de espina de pescado. Al mismo tiempo, se consigue una muy buena turbulencia entre las placas (Fig. 29.3), creando así unas condiciones de transferencia de calor casi idénticas para todas las partículas del producto, y se excluye una carga térmica diferente. Cerca de las aberturas de paso y entre las distancias, se forman soportes en las placas, que mantienen una distancia uniforme entre las placas. Unas levas adicionales de forma longitudinal en la zona de la entrada sirven para una buena distribución del producto en toda la superficie de la placa.

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