Cómo hacer una mejor sopa, con matemática
Una práctica común para los diseñadores de los intercambiadores de calor es usar las mismas herramientas de cálculo tradicionales para los alimentos con partículas y para aquellos sin partículas. El problema es que la presencia de partículas cambia las dinámicas de flujo y de calor en un intercambiador de calor. En un nuevo estudio de Tetra Pak se analizó exactamente cómo las partículas afectan la transferencia de calor.
En el estudio se muestra que algunas fórmulas convencionales pueden dar como resultado desviaciones de hasta 12 °C entre la temperatura de salida calculada y la temperatura real medida en los alimentos en forma de partículas que salen del intercambiador de calor. Para evitar esto, el intercambiador de calor suele tener dimensiones más grandes.
Por otro lado, si la temperatura real es mucho más alta que la esperada, los alimentos en forma de partículas se pueden destruir de forma parcial, lo que generaría la pérdida de sabor y color. En términos de costos de inversión, el intercambiador de calor podría tener dimensiones más grandes por una razón, pero esto es una pérdida de dinero y espacio.
El estudio, llevado a cabo durante más de dos años en el Centro de Desarrollo de Productos de Tetra Pak, en Lund, Suecia, involucró a un grupo de diez expertos, incluido un profesor externo y socios de investigación especializados en la transferencia de calor en la Universidad de Lund. Se analizaron diferentes tipos de alimentos en forma de partículas; por ejemplo, preparaciones con mango, concentrados para sopa, encurtidos y mezclas espesas de zanahoria.
Los hallazgos demostraron con claridad que el coeficiente de transferencia de calor varía en la presencia de partículas. Como se esperaba, las partículas realmente mejoran la mezcla en los tubos y, por lo tanto, aumentan el coeficiente total de transferencia de calor de la fase líquida.
Una herramienta para optimizar el diseño de procesos
La influencia de partículas ahora se ha cuantificado, y Tetra Pak ha sido capaz de hallar una nueva fórmula para calcular el coeficiente de transferencia de calor para las partículas, y una nueva herramienta de cálculo para los alimentos en forma de partículas. La herramienta nueva se llama PartCalc, y está validada por datos experimentales. En la actualidad, resulta útil para ayudar a los clientes a optimizar su diseño de procesos para los alimentos en forma de partículas.
En los experimentos de Tetra Pak se muestra que la temperatura del líquido portador de una variedad de alimentos en forma de partículas que salen de un intercambiador de calor, según lo calculado por PartCalc, se desvía, en promedio, menos de 3 °C de la temperatura real. Esta es una mejora significativa en los cálculos tradicionales y brinda una buena correlación con las temperaturas reales, lo que le permite a Tetra Pak dimensionar de forma más precisa los sistemas de los intercambiadores de calor para los alimentos en forma de partículas.
Estos son algunos de los beneficios potenciales para la industria del procesamiento de alimentos:
» Mejor calidad alimentaria con inocuidad alimentaria asegurada
» Reducción de los costos operativos y de mantenimiento
» Menos pérdidas de producto
» Reducción de la huella medioambiental
Optimización del tratamiento del calor de alimentos en forma de partículas
Optimización del tratamiento del calor de alimentos en forma de partículas
Elimine las conjeturas
"Se conoce el coeficiente de transferencia de calor que expresa la eficiencia de la transferencia de calor de la pared hacia el líquido, pero el coeficiente de transferencia de calor entre el líquido y la partícula aún no se conoce", agrega. "Las personas han estado haciendo conjeturas informadas sobre esto; en otros casos, nos han forzado a hacer ensayos individuales con cada producto en forma de partícula para trabajar en estos cálculos. Sin embargo, con el trabajo de investigación que hicimos recientemente y presentamos en un informe técnico, ahora contamos con modelos para mostrar cómo cambia el coeficiente de transferencia de calor, según el tamaño de la partícula, la concentración de la partícula y la viscosidad del líquido".
Obtenga los detalles de la historia aquí.
Descargue nuestro informe técnico, Los detalles de la historia sobre tratamiento del calor en alimentos en forma de partículas, enero de 2016, que contiene los nuevos hallazgos de Tetra Pak y más información sobre la nueva fórmula para calcular el coeficiente de transferencia de calor de Tetra Pak.
