Especialización en Alimentos y Bebidas
La concentración de alimentos consiste en eliminar parte del disolvente de los alimentos líquidos para mejorar su producción, conservación y transporte. Se puede clasificar en concentración por evaporación y concentración por congelación.
Concentración por evaporación
La evaporación se basa en las diferencias de volatilidad entre el soluto y el disolvente. Cuando la volatilidad del soluto en la disolución es baja y la del disolvente es alta, este último se vaporiza mediante calentamiento para concentrar la disolución. La disolución alimenticia que se va a concentrar se coloca en un evaporador y se calienta con una fuente de calor externa. A medida que aumenta la temperatura, el disolvente (agua) de la disolución se convierte en vapor, ya que el punto de ebullición del agua es relativamente bajo y se vaporiza fácilmente.
Durante el proceso de evaporación, el vapor del disolvente se libera continuamente, mientras que el soluto (como azúcares, proteínas, minerales, vitaminas, pigmentos y otros componentes no volátiles o difíciles de volatilizar) permanece en la solución restante debido a su punto de ebullición más elevado y su menor volatilidad. El vapor del disolvente evaporado se recoge y se enfría mediante un condensador para convertirlo de nuevo en líquido. Este proceso permite recuperar energía y reducir su consumo. El agua condensada puede reciclarse o desecharse.
La solución original se concentra en un volumen menor tras la evaporación y condensación, a medida que aumenta la concentración del soluto. La solución alimenticia concentrada puede utilizarse para procesos posteriores, como el secado, la elaboración de caramelos, mermeladas, zumos o como materia prima intermedia para la producción de alimentos.
Los sistemas de evaporación y concentración multietapa o multiefecto se utilizan con frecuencia en la producción industrial práctica. Según las necesidades de los procesos de producción específicos, la concentración de los alimentos debe medirse con precisión en tiempo real para garantizar una calidad estable del producto y mejorar la eficiencia de la concentración. ContactoLonnmeter, un proveedor de medidores de concentración en línea, para más informaciónmedidor de concentración en líneasoluciones.
Características principales de la evaporación y la concentración
La temperatura y el tiempo de calentamiento deben considerarse detenidamente en la evaporación de alimentos y bebidas. El uso de "baja temperatura y corto tiempo" tiene como objetivo principal garantizar la máxima calidad de los alimentos, mientras que el uso de "alta temperatura y corto tiempo" busca principalmente mejorar la eficiencia de la producción.
El calentamiento excesivo provoca la degradación, carbonización y apelmazamiento de proteínas, azúcares y pectina. El material procesado en contacto directo con la superficie de transferencia de calor es propenso a la formación de incrustaciones a temperaturas superiores a la temperatura ambiente. Una vez formadas, estas incrustaciones afectan gravemente la eficiencia de la transferencia de calor e incluso pueden generar problemas de seguridad. Una solución eficaz para el problema de las incrustaciones es aumentar la velocidad del líquido. La experiencia ha demostrado que incrementar la velocidad del líquido reduce significativamente la formación de incrustaciones. Además, se pueden emplear métodos antiincrustantes electromagnéticos y químicos para prevenir su posible formación.
Viscosidad
Muchos alimentos contienen proteínas, azúcares, pectina y otros ingredientes de alta viscosidad. Durante el proceso de evaporación, la viscosidad de la solución aumenta con la concentración a medida que disminuye la fluidez, lo que dificulta significativamente la conducción del calor. Por lo tanto, para la evaporación de productos viscosos, generalmente se emplean medidas de circulación o agitación mediante una fuerza externa.
Capacidad de formación de espuma
Los alimentos con mayor contenido proteico presentan una mayor tensión superficial. Durante la evaporación y la ebullición, se forman espumas cada vez más estables, lo que facilita que el líquido entre en el condensador junto con el vapor, provocando su pérdida. La formación de espuma está relacionada con la tensión interfacial. Esta tensión se produce entre el vapor, el líquido sobrecalentado y los sólidos en suspensión, y los sólidos desempeñan un papel fundamental en la formación de espuma. Generalmente, se pueden utilizar tensioactivos para controlar la formación de espuma, y también diversos dispositivos mecánicos para eliminarla.
Corrosividad
Algunos alimentos ácidos, como los zumos de verduras y frutas, son propensos a la corrosión del evaporador durante la evaporación y concentración. En el caso de los alimentos, incluso una corrosión leve suele provocar contaminación, lo que invalida el producto. Por lo tanto, el evaporador utilizado para alimentos ácidos debe estar fabricado con materiales resistentes a la corrosión y con buena conductividad térmica, y su diseño estructural debe facilitar su sustitución. Por ejemplo, para la concentración de soluciones de ácido cítrico se pueden utilizar tubos calefactores de grafito impermeables o evaporadores tipo sándwich con revestimiento de esmalte resistente a los ácidos.
Componentes volátiles: Muchos alimentos líquidos contienen componentes aromáticos y de sabor, que son más volátiles que el agua. Al evaporarse el líquido, estos componentes se desprenden con el vapor, afectando la calidad del producto concentrado. Si bien la concentración a baja temperatura puede reducir la pérdida de componentes de sabor, un método más eficaz consiste en tomar medidas de recuperación y luego incorporarlos al producto una vez recuperados.
Concentración de congelación
Las materias primas alimentarias líquidas (como zumos, productos lácteos u otras soluciones con alto contenido de agua) se enfrían a baja temperatura. Cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación, las moléculas de agua de la solución precipitan en forma de cristales de hielo. Esto se debe a que el agua alcanza el equilibrio sólido-líquido a una temperatura y presión específicas. Por debajo de esta temperatura, el exceso de agua libre se congela primero, mientras que los solutos (como azúcares, ácidos orgánicos, pigmentos, aromas, etc.) no se congelan fácilmente con el agua debido a su diferente solubilidad, y permanecen en el concentrado sin congelar.
Separación de cristales de hielo
Los cristales de hielo formados se separan del concentrado mediante centrifugación, filtración u otros métodos físicos. Este proceso no implica la evaporación de los solutos, por lo que previene eficazmente la degradación de los ingredientes termosensibles y la pérdida de aroma. El concentrado resultante, tras la separación de los cristales de hielo, es un producto congelado con una concentración de solutos significativamente mayor que la de la solución original, conservando al mismo tiempo, en la mayor medida posible, el color, el sabor, el valor nutricional y el aroma del alimento.
Controlar las condiciones de congelación
Durante el proceso de concentración por congelación, es necesario controlar con precisión factores como la velocidad, la temperatura y el tiempo de congelación para optimizar el tamaño, la morfología y la separación de los cristales de hielo del concentrado, garantizando así la calidad del producto final. La tecnología de concentración por congelación es especialmente adecuada para alimentos y bebidas sensibles al calor, como zumos de frutas y verduras frescas, productos biológicos, productos farmacéuticos y condimentos de alta gama. Permite maximizar la calidad natural de las materias primas y se caracteriza por su ahorro energético y alta eficiencia. Sin embargo, este método también presenta ciertas limitaciones. Por ejemplo, el proceso de concentración no se puede esterilizar eficazmente y puede requerir un tratamiento de esterilización adicional. Además, para algunas soluciones de alta viscosidad o que contienen ingredientes especiales, la dificultad para separar los cristales de hielo del concentrado puede aumentar, lo que reduce la eficiencia de la concentración y eleva los costes.
Fecha de publicación: 13 de febrero de 2025
