El evaporador de película descendente es el estándar de la industria láctea para concentrar leche, suero y permeado antes del secado. Su diseño resuelve un problema que parece contradictorio: retirar grandes cantidades de agua de un producto sensible al calor, sin dañarlo y con el menor consumo de energía posible.

No es un detalle menor. Evaporar en el evaporador es mucho más económico que evaporar en el secador spray, así que cada punto de sólidos que se gana en esta etapa reduce el costo de cada kilo de polvo. En nuestro artículo sobre el evaporador al vacío explicamos por qué esta etapa define la rentabilidad del secado. Aquí vamos un paso más allá: cómo funciona por dentro.

Estas son las 5 claves técnicas que en IAF Ingeniería consideramos al diseñar un evaporador de película descendente.

1. El vacío: hervir sin dañar el producto

A presión atmosférica, el agua hierve a 100 °C. A esa temperatura, las proteínas de la leche se desnaturalizan y la lactosa reacciona con las proteínas (reacción de Maillard), lo que oscurece el producto y altera su sabor.
La solución es bajar la presión. Al trabajar al vacío, el agua hierve a temperaturas mucho menores:

En productos lácteos, la temperatura de ebullición del primer efecto se limita normalmente a unos 70 °C para proteger el producto y reducir el ensuciamiento. Los efectos siguientes trabajan a presiones y temperaturas cada vez menores.

2. La película descendente: poco tiempo en contacto con el calor

En un evaporador de película descendente, el producto se bombea a la parte superior de un haz de tubos verticales. Desde ahí cae por gravedad, formando una película delgada sobre la pared interna de cada tubo, mientras el vapor de calentamiento circula por el exterior.

Este diseño tiene tres ventajas frente a los sistemas anteriores:

• Tiempo de residencia corto: el producto pasa poco tiempo en contacto con superficies calientes, lo que protege su calidad.
• Diferencias de temperatura bajas: la película delgada transfiere el calor con eficiencia aun cuando la diferencia entre el vapor y el producto es pequeña. Esto es lo que hace posible trabajar con varios efectos.
• Arranque rápido y fácil limpieza: Al no tener que llenar grandes volúmenes de líquido en los tubos, el equipo alcanza su punto de trabajo en pocos minutos y consume menos agua y químicos durante los ciclos de limpieza automática (CIP).

3. La distribución: el detalle que define el rendimiento

La película solo funciona si cubre por completo la pared de cada tubo. Si un tubo recibe poco producto o una zona queda seca, el producto se quema sobre la superficie, se pierde capacidad y aumenta la frecuencia de limpieza.

Por eso, el distribuidor de la parte superior es uno de los componentes más críticos del diseño. Debe repartir el producto de forma uniforme en todos los tubos y garantizar un caudal mínimo de mojado en cada uno, en todas las condiciones de operación. Un evaporador con buena superficie de intercambio, pero con una distribución deficiente, nunca alcanzará su capacidad de diseño.

4. Múltiple efecto y recompresión: reutilizar el vapor

Generar vapor en la caldera es el principal costo de operación de un evaporador. Por eso, los evaporadores modernos no usan el vapor una sola vez.

Múltiple efecto. El vapor que se desprende del producto en el primer efecto se usa como vapor de calentamiento del segundo efecto, que opera a una presión menor y, por lo tanto, a una temperatura de ebullición menor. El proceso se repite en cada efecto. Así, un kilo de vapor vivo evapora varios kilos de agua, y la economía mejora con cada efecto adicional.

A esto se suman dos tecnologías de recompresión:

La elección entre más efectos, TVR o MVR depende del costo local del vapor y de la electricidad, de la capacidad y del producto. No existe una configuración única: se define en el diseño, con los datos reales de la planta.

El recorrido se cierra en el condensador, que condensa el vapor del último efecto y, junto con el sistema de vacío, mantiene la presión baja en todo el equipo. Entre cada efecto, un separador retira las gotas de producto arrastradas por el vapor para evitar pérdidas.

5. El ensuciamiento: el enemigo silencioso

El ensuciamiento, conocido en la industria como fouling, es la formación de depósitos sobre las superficies de calentamiento. En los lácteos tiene dos causas principales:

• Fosfato de calcio: su solubilidad disminuye al aumentar la temperatura, así que precipita sobre las paredes calientes.
• Proteínas del suero: al calentarse, se desnaturalizan y se adhieren a la superficie, formando una capa que atrapa otros componentes.

El depósito actúa como aislante. La transferencia de calor cae, la capacidad del evaporador baja, el producto se expone a más temperatura y la planta debe parar con mayor frecuencia para la limpieza CIP.

El ensuciamiento no se elimina, pero se controla desde el diseño y la operación:

Preguntas frecuentes sobre el evaporador de película descendente