[Anm.:
(falls Sie auf diese Seite direkt durch einen link einer Suchmaschine
gekommen sein sollten),
dies ist ein kostenloser Service von www.sachverstand-gutachten.de
der
Verfasser lädt Sie zum stöbern ein
und freut sich über Rückmeldungen - bitte beachten
Sie die Hinweise zum copyright unter Kontakt]
EQUIPOS
DE PASTEURIZACIÓN
130 años de desarrollo hasta la eliminación
de la zona de mantenimiento a alta temperatura
En el año 1876 Louis Pasteur publicó distintos
trabajos acerca
de sus investigaciones sobre la cerveza. Probó que la
fermentación alcohólica – al igual que la
descomposición biológica – está ligada
a microorganismos vivientes. Los ensayos que realizó
demostraron que los microorganismos responsables de la fermentación
y“putrefacción” de la cerveza, mueren a temperaturas
elevadas. Sus trabajos describieron un tratamiento térmico
en la botella cerrada a temperaturas entre 69 °C y 75 °C.
Sus descubrimientos constituyeron la base para la elaboración
de cerveza con propiedades cualitativas predeterminables,
ya que, hasta ese momento, el proceso normal era la fermentación
espontánea. Estos conocimientos fueron la piedra fundamental
para el cultivo de levaduras puras y para lograr una fermentación
controlada. Las tasas de mortandad de gérmenes halladas
en esa época, bien como las temperaturas determinadas
en forma experimental, aún hoy constituyen el estado
actual de conocimientos.
Actualmente, para proteger los productos sensibles contra la
descomposición microbiológica, se los trata térmicamente
dentro de botellas o de latas. El producto contenido en el envase
no
se puede calentar ni enfriar homogéneamente por razones
físicas. Esto conlleva a que las
Cervecero práctico y profesional nacido en 1957. Luego
de diversas actividades (jefe de equipo
de puesta en marcha, 1er. cervecero, jefe
del departamento de cervecería y de maquinarias de VLB
en Berlín, posiciones ejecutivas en plantas de fabricación
de equipos) actualmente se ocupa como asesor independiente de
empresas,
y como perito privado y oficial de máquinas de la industria
cervecera y de bebidas, en especial respecto a fallos de diseño
y construcción; autor de gran cantidad
de dictámenes periciales y de evaluaciones de equipos.
áreas exteriores del envase se calienten más que
la parte central del mismo. Ello debido:
a razones de calidad del producto, o
porque el envase no es
adecuado para ello, y
a causa de los menores costes de compra y de operación,
el producto, siempre que sea posible, se pasteuriza en un pasteurizador
flash y se envasa con bajo contenido de gérmenes o libre
de gérmenes.
Consideremos una cerveza común, elaborada cuidadosamente
y con bajo contenido inicial
de bacterias, con amargor y tenor de CO2 y de alcohol normales,
fermentada casi hasta su límite de atenuación,
y cuyos otros parámetros, como por ejemplo el pH, son
también normales. Desde el punto de vista microbiológico,
dicha cerveza es muy resistente, y se comercializa, aun en latas,
sin ser pasteurizada en el envase.
La pasteurizaci6n mejora
la estabilidad organoléptica de la cerveza
Los productos sensibles, como por ejemplo la cerveza sin alcohol,
normalmente se pasteurizan dentro del envase. En especial y
por razones de calidad, algunos cerveceros consideran envasar
esos productos en forma aséptica. Muchos consumidores
ya
se han acostumbrado al sabor proveniente de la pasteurización
de las cervezas sin alcohol. Dicho sabor puede también
encubrir el aroma a mosto en aquellos productos elaborados mediante
fermentación interrumpida,
con el resultado de que muchos consumidores prefieren el sabor
de la cerveza pasteurizada al
de la cerveza elaborada con otros métodos más
costosos. Como la pasteurización dentro del envase también
produce una especie de envejecimiento artificial, las cervezas
adquieren así una mejor estabilidad organoléptica.
En
los países fuera del ámbito europeo hay no pocos
“expertos en cerveza” que prefieren justamente esos
productos, a pesar de su alto coste de importación, ya
que se han acostumbrado a su sabor. Si se define a la calidad
como la mayor reproducibilidad
y consistencia posible, estas cervezas son
de alta calidad.
Ventajas de un pasteurizador flash
Desde el punto de vista económico, ni una instalación
de envasado aséptico, ni un pasteurizador de túnel
son equipos que
se deban considerar para una cerveza normal. Debido a su fácil
operación y a los bajos costes operativos, muchas cervecerías
utilizan
un pasteurizador flash en lugar del correspondiente equipo de
filtración.
Los pasteurizadores flash normalmente son intercambiadores de
placas con tres zonas (Imagen 1),
zona de regeneración
zona de calentamiento con mantenimiento posterior de alta temperatura,
y
zona de enfriamiento.
El calentamiento habitualmente se realiza utilizando un circuito
secundario. O sea, el agua fluye en circuito cerrado y es mantenida
caliente mediante vapor o agua caliente externa. La regulación
de este sistema es relativamente lenta. Por tal razón,
el caudal circulante se debe modificar suavemente, para que
la temperatura sea regulada sin grandes desvíos respecto
al valor nominal deseado.
Los sensores de temperatura, de acuerdo a su tipo, tienen reacción
más o menos lenta, o directamente muy lenta. Es de extrañar
que la mayor parte de los fabricantes de equipos raramente aprovechan
los dispositivos existentes, económicamente viables,
para medir temperaturas en la forma más correcta posible.
Además, la forma del montaje y el posicionamiento de
los sensores de temperatura es a menudo incorrecta.
La regulación de UP, es decir, la regulación de
las unidades de pasteurización (UP), es en realidad una
regulación de temperatura, para la cual se determina
el tratamiento térmico en forma previa y luego se calculan
las temperaturas correspondientes.
Para el cálculo de las UP generalmente se considera sólo
la zona de mantenimiento a alta temperatura, ya que el efecto
germicida, según Louis Pasteur, comienza a los 60 ºC.
No obstante, esa temperatura ya se alcanza en la zona de calentamiento
durante un breve período. En los equipos de pasteurización
flash habituales, con tiempos de mantenimiento a alta temperatura
de 30 segundos y unidades de pasteurización de 15 a 20,
se suman de
1 a 2,5 UP, generadas por temperaturas superiores a 60 °C
dentro de la zona de transferencia de calor.
A menudo, el tiempo de mantenimiento a alta temperatura, por
ejemplo de 30 segundos,
no coincide con el regulado en el sistema de control y aceptado
por el operador como verdadero. Frecuentemente no se tienen
en cuenta las tuberías de conexión desde la zona
de calentamiento hasta la zona de mantenimiento a alta temperatura,
En los libros de estudio generalmente se utiliza la siguiente
fórmula para el cálculo de las unidades de pasteurización:
UP = tiempo * 1,393(t-60)
Sin embargo, como normalmente las unidades de pasteurización
(UP) se establecen previamente, para calcular la temperatura
correspondiente a una cierta carga térmica y a un determinado
tiempo de proceso, la fórmula debe modificarse:
logtiempo+60 = temperatura de pasteurización log 1,393
P
La diferencia de temperatura promedio en un intercambiador de
calor en contracorriente, no se calcula en forma aritmética.
Se debe determinar la diferencia de temperatura logarítmica,
según la fórmula siguiente
AT_grande – AT_pequeño= AT_mediano_ln AT_ grande
lnAT_pequeño
Ejemplo:
Medio 1: Entrada 1 °C, salida 10 °C Medio 2: Entrada
20 °C, salida 5 °C La diferencia entre la entrada 1
(1 °C) y la salida 2 (5 °C) es 4 °C o 4 K La diferencia
entre la salida 1 (10 °C) y la entrada 2 (20 °C) es
10 °C o 10 K
con ello se da: pequeño AT = 4K y gran AT = 10K
El resultado correcto de este ejemplo es: 6,55 K
Observación: en la página de Internet http://www.sachverstand-gutachten.de/wissenswertes.html
se pueden descargar las fórmulas aquí indicadas
en un fichero de MS Excel.
ni tampoco los codos de esta última. Además, no
siempre se tiene en cuenta el diámetro real de la tubería.
Por razones de costes, a veces se instalan zonas de mantenimiento
a alta temperatura más cortas, con un diámetro
correspondientemente mayor. En tales casos – especialmente
cuando el equipo se opera con capacidad diferente a la nominal
– no siempre puede garantizarse un flujo turbulento. Cuando
éste es laminar, no se logra un tiempo de mantenimiento
a alta temperatura siempre
igual, el cual tampoco es predecible. A veces, las zonas de
mantenimiento a alta temperatura también se instalan
en forma de paquetes de placas.
Ventajas y desventajas del intercambiador de calor de placas
El intercambiador de placas tiene ventajas indiscutibles respecto
a
un intercambiador de calor tubular:
es compacto,
si fuera preciso, puede transportarse en partes separadas, y
comparativamente, se puede instalar una gran superficie de intercambio
de calor a un coste más conveniente.
Por el contrario, sus principales desventajas son:
Debido al menor espesor de las placas y a errores de operación,
en especial cuando se llenan las tuberías y el intercambiador
estando estos vacíos, a menudo se producen roturas en
las placas. Ese motivo hace que sea absolutamente necesaria
una caída positiva de presión (de bueno a malo,
es decir, de producto pasteurizado
a no pasteurizado, o de producto a agua helada, etc.) Por ello,
un pasteurizador a placas debe disponer siempre de una bomba
elevadora de presión. Aun si el contenido de CO2 o la
pérdida
de presión en el aparato no lo requirieran, la bomba
es necesaria para proteger el producto.
A partir de un determinado rango de presión, como se
requiere por ejemplo para pasteurizar cerveza, estos aparatos
siempre tienen puntos de apoyo. Si hubiera un contacto de metal
sobre metal en el lado del producto, la rendija resultante sería
muy difícil de limpiar.
La distribución del flujo dentro de la placa no es absolutamente
uniforme. Puede haber diferencias de hasta un 20 por ciento.
No obstante, esta irregularidad se compensa satisfactoriamente
mediante varios cambios de dirección.
El cambio de juntas es una tarea relativamente trabajosa.
Para la zona de mantenimiento a alta temperatura, la utilización
de un intercambiador de placas en lugar de un intercambiador
tubular, no ofrece ninguna ventaja ni tiene argumentos a favor.
Aun en aquellos equipos instalados en forma óptima, en
los cuales se tuvieron
en cuenta todos los detalles antedichos, existen variaciones
inevitables en la carga térmica de la cerveza, causadas
por límites físicos naturales. Este motivo justifica
el mantenimiento de un tiempo de 30 segundos a alta temperatura,
porque, con la tecnología existente, los resultados presentan
una variación de ± 10%.
Comparando con lo antedicho, la exposición de una película
fotográfica a una velocidad
de 1/15 segundo y una apertura de diafragma de 1,2 aporta aproximadamente
la misma cantidad de luz a la película que haciéndolo
a una velocidad de 16 segundos y con una apertura de 32. A pesar
de la exposición correcta en ambos casos, los resultados
se diferenciarán no sólo
en la nitidez de la profundidad de campo, sino también
en la luz dispersa generada
por la exposición de largo tiempo. Al final del siglo
XIX no existían objetivos con apertura inicial de diafragma
de 1,2, de modo que debían emplearse exposiciones de
largo tiempo.
¿No hay alguna otra técnica disponible para la
pasteurizaci6n flash?
La empresa de productos
lácteos Trittau comercializa desde 1995 un tipo de leche
llamada de “durabilidad extendida” (leche ESL: extended
shelf life) con una durabilidad de 18 días, que, para
lácteos, es muy larga. A pesar de las altas temperaturas
de pasteurización, comparables a las utilizadas en equipos
de UHT (= temperaturas ultra altas), la leche prácticamente
no tiene el sabor característico de hervido del sistema
UHT. Los muchos ensayos realizados demostraron que las altas
temperaturas y los cortos tiempos de procesamiento son mejores
para la calidad de
la leche. Las sustancias delicadas que contiene, como las proteínas
y los azúcares, también las contiene la cerveza.
A pesar de que todavía faltan investigaciones científicas
serias, es posible asu mir con alto porcentaje
de probabilidad, que también
es positivo para las cervezas el tratamiento a altas temperaturas
y con tiempos reducidos correspondientes.
La tecnología empleada con
la leche ESL no puede aplicarse a la cerveza carbonatada, ya
que para la leche se hace uso de una etapa de presión
negativa para el enfriamiento rápido de la misma.
Pasteurizaci6n flash
sin zona de mantenimiento a alta temperatura
Las fluctuaciones inevitables
en el proceso de pasteurización flash habitual impiden
emplear tratamientos a mayores temperaturas. No obstante, utilizando
una tecnología modificada correspondientemente, es posible
aumentar la temperatura de tratamiento en forma significativa.
En un pasteurizador flash, aplicando algoritmos de regulación
apropiados, es posible prescindir
totalmente de la zona de mantenimiento a alta temperatura. En
tal caso, la pasteurización se realiza exclusivamente
durante el calentamiento y durante
el enfriamiento directamente subsiguiente (Imagen 2).
En estos casos el cálculo
de la superficie de transferencia térmica debe ser especialmente
cuidadoso. Debido a que la pasteurización se realiza
por completo dentro del intercambiador térmico, es necesario
mantener un volumen constante y conocido, al igual que un flujo
predecible y uniforme. La temperatura en
las superficies de separación debe ser la menor posible,
sin alcanzar la temperatura de pasteurización máxima.
Estos requerimientos no pueden cumplirse con un intercambiador
térmico de placas. Estas aseveraciones fueron comprobadas
cabalmente con productos mucho más delicados que la cerveza
y la leche, como por ejemplo con huevos frescos. Si en un
entrada salida
Ima gen 1: Los pasteurizadores flash generalmente son intercambiadores
de calor de placas, con tres zonas: re generaci6n, calentamiento
con mantenimiento posterior de la temperatura alta y enfriamiento.
el intercambiador térmico tubular no es un instrumento
a presión. El coste de la técnica para succionar
el aire y el condensado a presión negativa, es pequeño.
Para lograr que el enfriamiento sea el más rápido
posible,
la recuperación de calor del intercambiador de placas
se mantiene relativamente baja.
Costes de CIP proporcionales al tamaño de la regeneración
pasteurizador de placas se utilizaran las mismas temperaturas
de pasteurización que se pueden emplear en un intercambiador
de calor tubular, en lugar de huevos pasteurizados se obtendrían
huevos revueltos.
Regulación más precisa y rápida
Al no existir un circuito secundario, la regulación es
más rápida
y precisa. Como el vapor se utiliza sólo para el calentamiento
de la cerveza, el proceso de intercambio calórico mejora.
Debido a que en un intercambiador tubular el vapor se condensa
en forma muy uniforme, la temperatura de condensación
es constante
en toda la superficie de los tubos. Cuando, para una determinada
velocidad de flujo de la cerveza, se selecciona una superficie
de intercambio calórico de igual tamaño que la
de un equipo de placas equivalente,
la temperatura máxima en las superficies de separación
se reduce. Las presiones pueden medirse en forma más
rápida
y precisa que las temperaturas, a un coste accesible. Por tal
motivo, la alimentación de vapor se regula fundamentalmente
a través de la presión. Como aun empleando temperaturas
elevadas de pasteurización de cerveza, no se alcanza
el límite de 100 ºC, la calefacción directa
con vapor se realiza con presión negativa. Por eso,
La tendencia hacia el uso de equipos con tasas de recuperación
de calor cada vez mayores fue impulsada por la elevación
de los costes de la energía. Pero una regeneración
mayor incrementa la cantidad de energía necesaria para
el arranque del equipo. Al iniciar o finalizar el proceso, o
durante los cambios de producto, se incrementan las pérdidas
de producto y los consiguientes costes del tratamiento de efluentes.
Los costes del CIP varían en forma casi directamente
proporcional al tamaño de la regeneración. Un
aumento de la recuperación de calor de por ejemplo 93
a 94 por ciento reduce los costes operativos recién después
de varias horas de operación, sin que se hagan cambios
de producto. Aunque la suma de los costes adicionales totales
para obtener una mayor regeneración sea pequeña
en relación con la inversión, su tiempo de amortización
es, no obstante, muy largo. Esto es así porque el ahorro
obtenido durante la operación es también muy pequeño.
entrada salida
Ima gen 2: La utilizaci6n de un equipo de pasteurizaci6n flash
sin zona
de mantenimiento a alta temperatura es factible. En este caso,
la pasteurizaci6n se realiza durante el calentamiento y durante
el enfriamiento directamente subsi guiente.
Resumen
Louis Pasteur realizó sus investigaciones hace 130 años.
Logró su objetivo de limitar
la descomposición de la cerveza. Entretanto, hay actualmente
posibilidades disponibles para elevar significativamente la
temperatura de pasteurización y de prescindir por completo
del uso de una zona de mantenimiento de alta temperatura. Si
este hecho produce las mejoras esperadas, debe todavía
demostrase mediante ensayos con acompañamiento científico.
~
download
als *.pdf (deutsch)
download
als *.pdf (spanisch)