{"id":1533,"date":"2021-03-18T11:00:02","date_gmt":"2021-03-18T14:00:02","guid":{"rendered":"https:\/\/thermtest.com\/latinamerica\/?p=1533"},"modified":"2022-03-17T14:52:49","modified_gmt":"2022-03-17T14:52:49","slug":"intercambiadores-de-calor-y-fluidos-termicos-en-la-industria-procesadora-de-alimentos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/thermtest.com\/latinamerica\/intercambiadores-de-calor-y-fluidos-termicos-en-la-industria-procesadora-de-alimentos","title":{"rendered":"Intercambiadores de calor y fluidos t\u00e9rmicos en la industria procesadora de alimentos"},"content":{"rendered":"\t\t
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Los mecanismos t\u00e9rmicos que accionan un intercambiador de calor y la importancia de seleccionar el fluido de transferencia t\u00e9rmica adecuado.<\/p><\/blockquote>

Introducci\u00f3n<\/h2>

El uso de intercambiadores de calor en toda la industria alimentaria ha revolucionado y mejorado una serie de m\u00e9todos relativos al procesamiento de los alimentos. Sin ellos, los productos l\u00e1cteos se echar\u00edan a perder casi de forma instant\u00e1nea y la fecha de vencimiento de las salsas para pastas se acortar\u00eda a solo unas pocas semanas. Estos son solo algunos ejemplos del modo en que los intercambiadores de calor pueden mejorar distintos elementos en la producci\u00f3n de los alimentos. Los intercambiadores de calor se utilizan para realizar una serie de acciones, entre ellas, la pasteurizaci\u00f3n, la esterilizaci\u00f3n, el procesamiento a ultra alta temperatura (UAT) y otras necesidades para el procesamiento alimentario. Con frecuencia, se los emplea para reducir o eliminar los microorganismos y obtener as\u00ed un producto alimentario as\u00e9ptico que garantice su seguridad para el consumo y la extensi\u00f3n de su vida \u00fatil. Diversos estudios han demostrado que los intercambiadores de calor tambi\u00e9n pueden reducir la demanda de energ\u00eda que se utiliza para el procesamiento y, seg\u00fan la aplicaci\u00f3n empleada, pueden recuperar hasta el 50 % del calor desperdiciado. Com\u00fanmente se los emplea para calentar o enfriar productos alimentarios l\u00edquidos previo a su llenado, secado, concentrado o embalaje. Existen decenas de distintas clases de intercambiadores de calor dise\u00f1ados de forma \u00fanica para satisfacer las necesidades espec\u00edficas de los usuarios.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Intercambiador\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Figura 1:<\/b> Intercambiador de calor serie HSR R que puede operar en reversa al finalizar un lote para recolectar restos valiosos de productos.
Fuente: https:\/\/www.flowcontrolnetwork.com\/industry-applications\/food-beverage\/article\/15564211\/heat-exchanger-equipment-for-food-processing<\/a><\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Intercambiadores de calor<\/h2>

El intercambiador de calor es un dispositivo dise\u00f1ado para transferir calor entre dos o m\u00e1s fluidos (l\u00edquidos, vapores o gases). Seg\u00fan el tipo de intercambiador que se utilice, dicha transferencia puede ser de gas a gas, de l\u00edquido a gas o de l\u00edquido a l\u00edquido. Cuando la transferencia t\u00e9rmica se produce entre dos l\u00edquidos, se emplea un separador s\u00f3lido para evitar la mezcla de los fluidos. Otras caracter\u00edsticas en el dise\u00f1o que podr\u00edan afectar la funcionalidad de un intercambiador de calor son la estructura, los materiales y componentes, el mecanismo de transferencia t\u00e9rmica y las configuraciones del flujo. En general, estos dispositivos de regulaci\u00f3n t\u00e9rmica se utilizan en diversas industrias, entre ellas la gesti\u00f3n de aguas residuales, la refrigeraci\u00f3n, la refinaci\u00f3n de petr\u00f3leo y la energ\u00eda nuclear. Los intercambiadores de calor que emplean una transferencia de energ\u00eda de fluido a fluido tambi\u00e9n deben cumplir con regulaciones estrictas establecidas por la Administraci\u00f3n de Medicamentos y Alimentos (FDA) de los Estados Unidos y la NSF International, en relaci\u00f3n con el tipo de fluido t\u00e9rmico utilizado para garantizar que no exista riesgo de contaminaci\u00f3n o da\u00f1o hacia el consumidor. En esencia, los intercambiadores de calor se dise\u00f1an de acuerdo con los principios generales de termodin\u00e1mica, pero se pueden personalizar y especializar seg\u00fan las necesidades y funciones de los distintos usuarios.<\/p>

Conducci\u00f3n<\/h2>

Los procesos t\u00e9rmicos empleados por los intercambiadores de calor en la industria alimentaria pueden dividirse en dos mecanismos principales de transferencia t\u00e9rmica denominados conducci\u00f3n y convecci\u00f3n. La conducci\u00f3n es el movimiento de calor entre los materiales que est\u00e1n en contacto directo entre s\u00ed. Dicho movimiento se cuantifica observando una variaci\u00f3n en la temperatura de los dos materiales. La temperatura es una medida del promedio de energ\u00eda cin\u00e9tica que tienen las mol\u00e9culas que conforman un material espec\u00edfico. Cuanto mayor sea el calor del material, mayor ser\u00e1 su movimiento molecular (energ\u00eda cin\u00e9tica), por lo que presentar\u00e1 una temperatura m\u00e1s elevada. Cuando un objeto m\u00e1s caliente entra en contacto con otro m\u00e1s fr\u00edo, se produce una transferencia de energ\u00eda t\u00e9rmica entre ambos materiales. El objeto m\u00e1s fr\u00edo recibir\u00e1 m\u00e1s energ\u00eda y sus mol\u00e9culas comenzar\u00e1n a moverse m\u00e1s r\u00e1pido. Mientras tanto, el material m\u00e1s caliente comenzar\u00e1 a disminuir su temperatura debido a la p\u00e9rdida de energ\u00eda. Esta transferencia t\u00e9rmica entre ambos materiales continuar\u00e1 hasta alcanzar un equilibrio t\u00e9rmico. La conducci\u00f3n en un intercambiador de calor se produce al utilizar un fluido de transferencia t\u00e9rmica para regular y equilibrar la temperatura de un producto alimentario l\u00edquido. En general, los fluidos de regulaci\u00f3n t\u00e9rmica, como el agua o el aceite, poseen una baja conductividad t\u00e9rmica, que limita su capacidad de transferencia de calor. Recientemente, se han incorporado tecnolog\u00edas de nanopart\u00edculas para la conducci\u00f3n t\u00e9rmica de fluidos de transferencia de calor de modo de aumentar su conductividad t\u00e9rmica y favorecer una transferencia t\u00e9rmica m\u00e1s eficiente. En caso de que el producto alimentario requiera mayor temperatura, el fluido t\u00e9rmico podr\u00e1 calentarse f\u00e1cilmente hasta lograr una temperatura m\u00e1s elevada para que ambos fluidos alcancen un equilibrio.<\/p>

Convecci\u00f3n<\/h2>

La convecci\u00f3n es el segundo m\u00e9todo de transferencia t\u00e9rmica que emplea un intercambiador de calor para regular la temperatura de un material. La convecci\u00f3n define la transferencia de energ\u00eda t\u00e9rmica mediante el movimiento de un fluido (l\u00edquido o gas) que se produce en \u00e1reas de diferentes temperaturas. La mayor\u00eda de los fluidos se expanden al calentarse, pierden densidad y comienzan a ascender. Cuando los fluidos se enfr\u00edan, aumentan su densidad y comienzan a descender. Por ejemplo, cuando se calienta el aire de un ambiente, \u00e9ste asciende al cielorraso y obliga al aire m\u00e1s fr\u00edo y denso a descender. Luego, el aire fr\u00edo se calienta, comienza a ascender y reemplaza al aire ahora m\u00e1s fr\u00edo y denso que se encuentra en el cielorraso. La din\u00e1mica generada por dicho proceso se denomina corriente de convecci\u00f3n natural. La convecci\u00f3n tambi\u00e9n puede ser forzada o asistida. Este m\u00e9todo de convecci\u00f3n se utiliza al bombear agua caliente a trav\u00e9s de un conducto, como un sistema de calefacci\u00f3n hidr\u00f3nica.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Diagrama\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Figura 2:<\/b> Diagrama de transferencia t\u00e9rmica por conducci\u00f3n y convecci\u00f3n.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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La conducci\u00f3n y la convecci\u00f3n describen la mec\u00e1nica b\u00e1sica de todo intercambiador de calor; sin embargo, es esencial considerar algunos factores adicionales al seleccionar el intercambiador de calor que se emplear\u00e1 en el procesamiento de los alimentos. Tambi\u00e9n es importante pensar qu\u00e9 tipo de proceso realiza el intercambiador de calor (pasteurizaci\u00f3n, esterilizaci\u00f3n o deshidrataci\u00f3n), la viscosidad del alimento o la bebida procesada y si el alimento (l\u00edquido) contiene part\u00edculas o partes peque\u00f1as. Adem\u00e1s es fundamental elegir un fluido de transferencia t\u00e9rmica seguro y efectivo, preferentemente, uno que sea considerado \u201cinocuo para los alimentos\u201d bajo las normas de la FDA y\/o la NSF International. Existen muchos fluidos que cumplen con las directrices tanto de la FDA como de la NSF. Algunos fluidos espec\u00edficos se clasifican como inocuos para el \u201ccontacto alimentario fortuito\u201d, como la salmuera, el formiato de potasio (KF), la polialfaolefina (PAO) y los aceites blancos paraf\u00ednicos altamente refinados e hidrogenados. Tanto las polialfaolefinas como los aceites blancos son fluidos de transferencia t\u00e9rmica que a menudo se denominan \u201caceites calientes\u201d. Al seleccionar un fluido, es importante considerar los requisitos para su aplicaci\u00f3n y el grado espec\u00edfico de temperatura de los fluidos t\u00e9rmicos. Dichos fluidos se clasifican como fluidos de \u201cgrado alimenticio\u201d H1 o HT1 y no presentan un riesgo para los consumidores si quedaran expuestos al producto alimentario por error. La mayor\u00eda de los fluidos de grado alimenticio no son t\u00f3xicos ni peligrosos, adem\u00e1s son inodoros, lo que significa que no requieren de un manejo especial ni se los considera una sustancia controlada, seg\u00fan la OSHA (Administraci\u00f3n de Seguridad y Salud Ocupacional) de los EE. UU., el WHMIS (sistema de informaci\u00f3n sobre materiales peligrosos en el lugar de trabajo) de Canad\u00e1 u otras normativas concernientes al lugar de trabajo.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"L\u00ednea\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Figura 3:<\/b> L\u00ednea de producci\u00f3n de bebidas enlatadas sometidas a regulaci\u00f3n t\u00e9rmica a trav\u00e9s de un intercambiador de calor.<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Adem\u00e1s, constituye una buena pr\u00e1ctica para las empresas de producci\u00f3n alimentaria utilizar un fluido HT1 para el intercambiador de calor, a fin de reducir al m\u00ednimo la posibilidad de que el producto resulte nocivo para el consumidor. Por ejemplo, una l\u00ednea de embalaje utiliza un fluido de transferencia t\u00e9rmica no H1 para calentar el adhesivo que se emplea en el sellado del embalaje congelado. Si llegara a haber un derrame en el intercambiador de calor, podr\u00eda pasar inadvertido por un largo per\u00edodo y, potencialmente, contaminar todos los productos alimentarios embalados en dicha l\u00ednea. Ning\u00fan seguro que haya pagado la empresa por el fluido de \u201ccontacto alimentario fortuito\u201d ser\u00eda suficiente comparado con el costo de reemplazar cientos de miles de unidades de paquetes contaminados. Las empresas procesadoras de alimentos enfrentan un desaf\u00edo al utilizar fluidos HT1 cuando los requisitos de temperatura de la aplicaci\u00f3n superan los 600 \u00baF (316 \u00baC). Estos fluidos no poseen una estabilidad t\u00e9rmica lo suficientemente alta como para lidiar con temperaturas extremas y, en ese caso, se deber\u00edan reemplazar por fluidos arom\u00e1ticos\/sint\u00e9ticos u otros aptos para temperaturas elevadas.<\/p>

El uso generalizado de intercambiadores de calor en la industria del procesamiento de los alimentos ha permitido que las empresas de manufactura elaboraran productos alimentarios que se puedan embalar, despachar y almacenar de forma segura y protegida. Tambi\u00e9n han contribuido al ahorro de recursos, energ\u00eda y dinero por parte de dichas empresas. Al momento de dise\u00f1ar un intercambiador de calor que regule la temperatura de otro fluido de forma eficaz, se tienen en cuenta diversos factores. Uno de los factores m\u00e1s importantes que contribuye al \u00e9xito general de un intercambiador de calor es el tipo de fluido t\u00e9rmico que se emplear\u00e1 como regulador. Resulta de suma importancia utilizar un fluido de grado alimenticio HT1, considerado inocuo para el contacto alimentario fortuito, seg\u00fan las normativas federales y mundiales. Estos fluidos de grado alimenticio accionan los procesos t\u00e9rmicos de conducci\u00f3n y convecci\u00f3n que activan el intercambiador de calor y adem\u00e1s garantizan la seguridad para el consumidor.<\/p>

Autora: Kallista Wilson | Escritora t\u00e9cnica junior | Thermtest<\/p>

Referencias<\/h2>

(n.d.). Extra\u00eddo de https:\/\/www.flowcontrolnetwork.com\/industry-applications\/food-beverage\/article\/15564211\/heat-exchanger-equipment-for-food-processing<\/a><\/p>

Ronquillo, R. (n.d.). Understanding Heat Exchangers<\/em>. (\u00bfQu\u00e9 es un intercambiador de calor?) Extra\u00eddo de https:\/\/www.thomasnet.com\/articles\/process-equipment\/understanding-heat-exchangers\/<\/a><\/p>

Maintaining heat transfer fluid in the food and beverage industry<\/em>. (Mantenimiento del fluido de transferencia t\u00e9rmica en la industria de los alimentos y las bebidas). (n.d.). Extra\u00eddo de https:\/\/www.automation.com\/en-us\/articles\/2014-2\/maintaining-heat-transfer-fluid-in-the-food-and-be<\/a><\/p>

Garver, K. (26 de septiembre, 2016). The Latest in Heat Exchangers for Food Processing<\/em>. (Lo \u00faltimo en intercambiadores de calor para el procesamiento de los alimentos). Extra\u00eddo de https:\/\/www.myprocessexpo.com\/blog\/industry-perspectives\/the-latest-in-heat-exchangers-for-food-processing\/<\/a><\/p>

Webfoot. (10 de septiembre, 2018). Specifying Heat Transfer Fluid For Food Processing Applications<\/em>. (Especificaci\u00f3n del fluido de transferencia t\u00e9rmica para las aplicaciones en procesamiento de los alimentos). Extra\u00eddo de https:\/\/www.radcoind.com\/specifying-heat-transfer-fluid-for-food-processing-applications\/<\/a><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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