Inyección directa de vapor: Un método de procesamiento eficiente de alimentos

La Inyección directa de vapor (DSI por sus siglas en Inglés) es un método específico utilizado durante el procesamiento alimentos para mascotas y humanos, donde el vapor se mezcla directamente con el fluido del proceso que se necesita calentar. Este tipo de calentamiento es visto como una alternativa eficiente y rentable para los intercambiadores de calor de contacto indirecto, los cuales poseen múltiples vías de flujo de fluido y no permiten la mezcla directa de los fluidos.

Los beneficios de la DSI, de acuerdo con Ed Beecher de Coperion Corp., son significativos. En su presentación durante Petfood Forum 2014 titulada "Innovaciones disponibles para los procesos de extrusión de los alimentos para mascotas", Beecher explicó que el proceso de una sola etapa no requiere pre-acondicionamiento y ofrece una producción fiable. Además, puesto que el proceso utiliza una entrada de energía térmica directa, reduce la necesidad de una entrada de energía mecánica específica, lo cual trae como resultado que existan menores costos de energía en comparación con otros métodos de calentamiento.

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También existen más ventajas físicas, de acuerdo con Hydro-Thermal Corp. "Se pueden recortar los gastos en equipos y espacio físico", apuntó la compañía. "Los sistemas de inyección directa generalmente requieren de menos espacio que otros métodos de transferencia de calor, además que eliminan la necesidad de sistemas de retorno condensado, que a menudo requieren los intercambiadores de calor indirectos. Además, los costos de mantenimiento pueden ser mucho más bajos que los de otros sistemas de calentamiento".

Existen varios tipos de calentadores DSI actualmente en uso, con diferentes habilidades y limitaciones, incluyendo los dispositivos con modulación externa, como los rociadores y mezcladores y los calentadores de inyección de vapor modulados internamente.

La modulación externa varía la velocidad a la que se inyecta el vapor en el líquido, así como la relación entre el vapor y el líquido. La transferencia de energía térmica es rápida y eficiente, pero el control preciso de la temperatura puede ser difícil de mantener bajo ciertas condiciones de carga, de acuerdo con Hydro-Thermal.

Durante el rociamiento, el método de inyección directa más antiguo y simple, controla el vapor a través de una válvula de control de vapor modulado externamente. El vapor se inyecta directamente en un tanque lleno de líquido y la presión de vapor se ajusta con una válvula de control, para controlar la velocidad de flujo de vapor. Igualmente existen varios problemas con el rociado, de acuerdo con ProSonix, fabricante de calentadores de inyección de vapor.

Por un lado, el martillo de vapor y las vibraciones a menudo dan como resultado una mala mezcla y condensación del vapor. A medida que desciende la demanda temperatura, la presión de vapor disminuye, reduciendo así la velocidad del vapor y causando inestabilidad. Las burbujas de vapor no condensado, ​​normalmente colapsarán cuando entran en contacto con una tubería de agua fría. Cuando estas burbujas colapsan, el agua se apresura a llenar el vacío, e impacta la pared de la tubería. En algunos casos, esto trae como resultado ruidos metálicos y, en casos más graves, una vibración. La falla del equipo puede ser producto a estas vibraciones

El mal control de la temperatura y la pérdida de energía son dos problemas fundamentales del rociamiento. Según ProSonix, hasta un 30% -40% de la energía de vapor se puede perder en la atmósfera. El sistema también es propenso a tener una falla del tanque y a los altos costos de mantenimiento.

Las T de mezclado ofrecen sistemas manuales, semiautomáticos y automatizados que mezclan vapor y agua fría con diversos grados de precisión. En los sistemas manuales, en los que un operador controla el caudal de agua fría y la válvula de vapor, sólo se logran temperaturas aproximadas, de acuerdo con Hydro-Thermal. Mientras que las T de mezclado semiautomáticas poseen temperaturas preestablecidas, también (al igual que los sistemas manuales) tienen dificultades para compensar los cambios en el vapor, la presión del agua o la demanda de agua caliente.

Otros sistemas de control modulados externamente, mucho más sofisticados, controlan el caudal de flujo de vapor desde el exterior del dispositivo de inyección. El vapor se inyecta en dirección a la válvula de control, a través de múltiples orificios situados en el interior del calentador de inyección de vapor. Un pistón sube y baja de acuerdo al caudal de flujo de vapor, compensando los cambios en la presión de vapor, la presión de entrada de agua y la demanda de agua caliente. Pero, debido a que el vapor de agua se controla desde fuera del inyector, la presión en el punto de inyección puede variar y producir trastornos en el sistema, apuntó - Hydro-Thermal.

Los controles de modulación interna, tanto de flujo de vapor como de mezclado, utilizan un vástago / tapón dentro del calentador.

Los calentadores internos modulados son las opciones más eficientes de DSI, ya que utilizan la presión de vapor total disponible para estrangular el flujo de vapor a través de boquillas de precisión. El flujo estrangulado, de acuerdo con ProSonix, permite la medición del flujo de masa de vapor, que controla el calentamiento del líquido. Hay varias ventajas al utilizar los calentadores de vapor moduladas internamente; una de ellas es que no hay proceso que altere la alta velocidad del flujo de vapor, optimizando la mezcla de vapor y la condensación con el líquido. Otra ventaja es que elimina los problemas de martillo de vapor y vibración que tiene lugar con el rociamiento.

No se requiere de ninguna válvula de control de vapor externa en la modulación interna y el control de la temperatura de condensación es extremadamente rápida y fiable, además la condensación completa del vapor permite que la temperatura se mantenga entre los + / -1°F. El vapor de alta velocidad es auto-limpiante y elimina los desechos a lo largo de la escala, así como la acumulación de minerales en el difusor de vapor, lo cual se traduce en un menor costo de mantenimiento.

Fuente: Allextruded.com