Aplicaciones de intercambiadores de calor en la industria láctea

El organismo más resistente que se puede encontrar en los productos lácteos es el bacilo tuberculoso, que muere cuando la leche se calienta a 63 °C durante 10 minutos. Se puede suponer una seguridad completa cuando la leche se calienta a esta temperatura como mínimo, pero durante 30 minutos en lugar de 10. Debido a su persistencia, el bacilo tuberculoso se considera el organismo índice para la pasteurización, es decir, cualquier tratamiento que lo destruya es capaz de destruir otros patógenos presentes en la leche.

Efectos de las altas temperaturas sobre los productos lácteos

El procesamiento a temperatura ultra alta (UHT) es aconsejable desde el punto de vista microbiológico; sin embargo, exponer los productos lácteos a estas altas temperaturas también implica poner en riesgo la apariencia, el sabor y el valor nutricional de la leche. Las proteínas de la leche se desnaturalizan a altas temperaturas, lo que hace que la propiedad de elaboración del queso que posee la leche se vea drásticamente afectada por el intenso calor. La temperatura ultra alta (UHT) también puede afectar drásticamente la calidad y el sabor del producto lácteo, que es otra razón por la que es extremadamente importante seleccionar una combinación ideal de tiempo; una elección que debe considerar tanto los efectos microbiológicos como los aspectos de calidad del producto.

Transferencia de calor en productos lácteos

La capacidad de controlar la temperatura del producto lácteo en todas las etapas de procesamiento es uno de los aspectos más importantes para garantizar la calidad del producto en la industria láctea. El agua caliente y el vapor a baja presión son los dos medios de calentamiento más utilizados. Se transfiere una cantidad específica de calor del medio de calentamiento al producto lácteo, de modo que la temperatura de la leche aumenta y la temperatura del medio de calentamiento disminuye en consecuencia. Estas dos sustancias deben exhibir una diferencia de temperatura considerable para transferir calor de manera efectiva. El calor fluirá desde la sustancia más caliente hacia la más fría y, cuanto mayor sea la diferencia de temperatura, más rápido circulará el flujo de calor. La tasa de transferencia comienza a disminuir a medida que las dos sustancias se acercan a un valor de equilibrio. El calor se puede transferir de tres formas: conducción, convección o radiación. La conducción y la convección son los dos métodos más comunes utilizados por un intercambiador de calor para regular la temperatura de una sustancia. En un intercambiador de calor de placas, se coloca un tabique entre el producto (leche) y el medio de calentamiento o enfriamiento (agua). El tabique se calienta en el lado del medio y se enfría en el lado del producto. Se dispone una capa superficial de cada lado del tabique a la que se transfiere el calor por conducción y convección. Una vez que los líquidos comienzan a acercarse a la capa superficial, su velocidad disminuye a casi cero, por lo que pueden transferir calor de manera efectiva a través del tabique. Este proceso continúa hasta que la tasa de transferencia de calor comienza a disminuir a medida que las dos sustancias se acercan a una temperatura de equilibrio.

Calentamiento y enfriamiento regenerativo

La mayoría de los productores de lácteos utilizan un proceso conocido como calentamiento y enfriamiento regenerativo para regular la temperatura de sus productos lácteos. En muchos casos, un producto debe calentarse para ciertos tratamientos y luego enfriarse. Un ejemplo de este tipo de tratamiento térmico es la pasteurización. Durante la pasteurización, la leche fría se calienta, pasando de 4 °C a 72 °C aproximadamente, y se mantiene a esta temperatura durante 15 segundos; luego se enfría a 4 °C nuevamente. El calor de la leche pasteurizada se reutiliza, empleándose para calentar la leche fría que ingresa subsiguientemente. La leche fría se calienta con la alta temperatura de la leche caliente que ha salido que, a su vez, se enfría simultáneamente. Este proceso ahorra energía de calentamiento y enfriamiento, lo que también hará que la empresa ahorre más dinero. Para evitar el crecimiento de microorganismos, la leche debe enfriarse a una temperatura inferior a 5 °C antes y después de la pasteurización. Estos procesos ocurren en un intercambiador de calor y se denominan intercambio de calor regenerativo o, más comúnmente, recuperación de calor. Se puede reciclar hasta el 94-95 % del contenido de calor de la leche pasteurizada.

Intercambiadores de calor de placas

Los intercambiadores de calor de placas son el método más común y eficiente de transferencia de calor diseñado específicamente para productos fluidos. En términos generales, un intercambiador de calor se compone de múltiples placas de metal instaladas dentro de un bastidor. El fluido circula a través de estas placas permitiendo que el calor se transfiera del lado caliente al lado frío del intercambiador. Estos fluidos deben pasar a través de las placas a una velocidad específica para transferir el calor de manera efectiva y al mismo tiempo controlar la presión de la sustancia. Los intercambiadores de calor bien diseñados deben abordar tres desafíos principales a los que se enfrentan la mayoría de las empresas lácteas cuando se trata del procesamiento de la leche. Estos desafíos incluyen maximizar los tiempos de ejecución, promover la facilidad de limpieza y mantenerse al día con las tendencias alimentarias en constante cambio.