Evaporación Por Lotes

INTRODUCCIÓN En el proceso de elaboración de concentrados de fruta-Bocadillo, se desea elevar la concentración de sólidos solubles (de X carga de ºBrix, seleccionada) de la mezcla de pulpa de guayaba para la elaboración de zumo por lotes, ésta operación tiene lugar en un evaporador de tubos horizontales, con el cual, se retira la cantidad de agua necesaria para obtener un producto con un contenido de sólidos solubles de y 66ºBrix. En la evaporación de soluciones en un evaporador de efecto simple, uno de los costos más importantes es el del vapor de agua utilizado para evaporar el agua. Un evaporador de efecto simple desperdicia bastante vapor de agua, pues no se utiliza el calor latente del vapor que sale del evaporador. Sin embargo, este costo puede reducirse en evaporadores de efecto múltiple que recuperan el calor latente del vapor que se desprende y lo vuelven a utilizar.

OBJETIVOS OBJETIVO PRINCIPAL Estudiar el proceso de concentración de jugo de pulpa de guayaba para la elaboración de bocadillo, usando para éste fin un evaporador de efecto simple, que utiliza vapor de caldera para hacer hervir el jugo y de éste modo retirarle agua. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Cambiar una de las propiedades del vapor proveniente de la caldera, para analizar qué sucede con las variables de salida que resultan en el proceso.

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Modificar las propiedades del condensador para que se genere un mayor vacío en el evaporador y estudiar las consecuencias que este cambio genera en el proceso.

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Aplicar lo estudiado en un problema real, seleccionando los equipos que formarán la planta y llevarán a cabo éste proceso de evaporación.

ANÁLISIS DE RESULTADOS ¿Qué sucede cuando se aumenta la presión del vapor de calentamiento durante las simulaciones? ¿Sucede lo esperado? Argumente sus respuestas. Simulación inicial. Presión de vapor 30 kpa

Primer aumento de presión

Segundo aumento de presión Presión de vapor

En este momento ya se conoce el comportamiento de todas las variables ante la perturbación de la presión de vapor. Al aumentar la presión de vapor todas las variables permanecen constantes excepto la temperatura cima en el evaporador. Lo esperado hubiese sido que el tiempo de carga de la solución al evaporador disminuyera, porque la energía que aplica el vapor es mayor al aumentar la temperatura, por consiguiente podía evaporar más rápidamente la solución, sin embargo esta se mantuvo constante.

¿Qué sucede cuando se aumenta la presión de vacío en el vapor de calentamiento durante las simulaciones? ¿Qué esperaría que ocurriera? Argumente sus respuestas.

Exportando los resultados a una tabla en Excel:

Debido a que la temperatura de ebullición está relacionada con la presión a la que se encuentre el líquido, cuando se baja la presión, es decir, aumenta el vacío dentro de los evaporadores, la temperatura final que alcanza el jugo disminuye, ya que empieza a hervir.

Cuando sucede un proceso real, con todas las variables que se pueden controlar constantes, es de esperarse que a medida que se baja la presión del evaporador, sí no se regulan las válvulas de salida de jugo concentrado ni se modifica el vapor de caldera, se obtenga un jugo mucho más denso, más concentrado, porque su punto de ebullición será más bajo y así el calor transmitido evaporaría una mayor cantidad de agua.

También utilice la información suministrada para la parte grupal del momento intermedio 3 e investiguen un número de equipos igual al número de participantes en su grupo, que solventen la situación problemática ya conocida. Cada equipo debe venir representado por su correspondiente proveedor. De igual forma para cada equipo y proveedor se debe dar una breve explicación de porqué fueron seleccionados. Efecto simple

U = 3000 P_vapor = 3 atm mj1 = 3500 kg/h x1 = 35°Brix T=50°C

x2 = 65°Brix

El número de integrantes del grupo es 4, entonces se harán 4 análisis de evaporadores que se encuentran en el mercado.

T.A.S.T.E EVAPORATOR Este proveedor ofrece evaporadores de simple y múltiple efecto, los cuales son de tubos verticales y horizontales, de tiro forzado debido a que la viscosidad que presenta el jugo concentrado no permite que fluya por los tubos.

Especificaciones    

concentración máxima permitida por el sistema: 65 - 75 °Brix Flujo inicial de jugo: 1350 – 7000 kg/h Velocidad del jugo dentro de los tubos: 700 km/h Flujo de vapor de caldera: 100-6000 kg/h

ALFAVAL Ofrecen sistema de evaporación de simple y múltiple efecto con las siguientes ventajas:     

Calidad superior del producto final. Flexibilidad: Permite aumentar la productividad de la planta. Bajo consumo de vapor. Bajos costos de mantenimiento. Fácil control de la concentración final

Especificaciones    

Concentración de trabajo dentro del evaporador: 10-70 °Brix. Viscosidad máxima en el jugo concentrado 850 cP. Mínima presión de vapor 2 Bar. Máxima capacidad nominal de flujo de jugo: 7000 kg/h

BUCHER UNIPEKTIN EVAPORATOR Evaporadores tubulares de caída de película para la producción de jugos de fruta concentrados y aromas y esencias. De paso simple con máxima calidad del producto Eficiencia energética en sistema de múltiples etapas Sofisticada distribución del líquido para intervalos largos de limpieza. Especificaciones  Capacidad de evaporación: 10-110 toneladas hora de vapor.  Máxima concentración permitida: 70°Brix  Máxima capacidad de flujo de jugo: 7500 kg/h

CONCLUSIONES 

Las propiedades del vapor proveniente de la caldera y las propiedades del condensador que determinan la presión dentro de los evaporadores son de gran impacto sobre el producto final.

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Utilizar los materiales adecuados para la construcción de los cuerpos de los evaporadores, así como una limpieza constante de los mismos, permitirá un correcto funcionamiento de los evaporadores que se ve reflejado en el coeficiente global de transferencia de calor.

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Los proveedores brindan una gran gama de productos especializados en la evaporación de jugos de frutas, estos se diferencian según la concentración final que se requiera y la capacidad de producto que se desee obtener.