UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
DESTILACION POR ATOMIZACION CURSO
: FISICO- QUIMICA
PROFESORA
:ING. HERNAN PARRA
EQUIPO:
GUZMAN ZEGARRA FRANK LOPEZ ZAMUDIO LIZETH KENDY MAMANI TASAICO HERNAN MILLONES CASIMIRO JOSE MENDOZA JUAN CARLOS MURGA JULIETS ZARATE ROMAN VICTOR
FECHA: 06/06/2014
2014-I
SECADO POR ATOMIZACION 1. MARCO TEORICO 1.1 SECADO El secado es una operación unitaria mediante la cual se elimina humedad de unasustancia. La fase previa a todo secado es la eliminación mecánica de aguamediante filtrosprensa o centrífugas, reduciéndose después por vía térmica lahumedad que quede. Esta última fase es propiamente la operación de secado. Enella se somete el producto húmedo a la acción de una corriente de aire caliente yseco, evaporándose el líquido con el consiguiente aumento de la humedad del aire. El punto final o límite de la desecación estará en la eliminación del líquido (normalmente agua) del material, hasta que la humedad de dicho material esté enequilibrio con el aire que le rodea; es decir, hasta que la presión de vapor de
lahumedad del sólido iguale a la presión parcial de la corriente gaseosa.Los fenómenos que suceden son: 1.
Transferencia
de materia
a
través
del
sólido.
Se
produce
por capilaridad (altosniveles de humedad) y difusión (bajos niveles de humedad). 2. Transferencia de vapor de agua agua desde la interfase sólidogasal seno del gas. Seproduce por transporte turbulento. 3. Transferencia de calor desde el seno del gas a la interfase. Se produce por conducción, convección o radiación.
4. Transferencia de calor desde la interfase al seno del sólido. Sólo puede tener lugar por conducción. Tipos de secado a) Discontinuos - De bandejas a presión atmosférica o al vacío - Discontinuo agitado a presión atmosférica o al vacío - Rotatorio a presión atmosférica o al vacío b) Continuos - Por atomización - Banda continua con circulación transversal - Neumático 1.2 SECADO POR ATOMIZACION Es una operación básica unitaria que consiste en la transformación de una suspensión o disolución en un material seco en partículas, mediante
la
atomización
del
primero en un medio caliente y seco.El secado por atomización se utilizó por primera vez en el secado de leche hacia 1900 y más tarde se aplicó en huevos y café.
El secado por pulverización de productos líquidos comenzó a finales del siglo 19 con las primeras patentes emitidas para el secado de los ovoproductos. En la década de 1.920, el uso comercial del secado por pulverización aumentó con el gran incremento de la producción de leche en polvo y detergentes. La producción de leche en polvo fue un gran paso adelante en un período en donde el uso de frigoríficos no era muy generalizado y la vida útil de la leche en consecuencia era muy baja.
En los años pioneros del secado por pulverización, se limitó el énfasis a la eliminación del agua sin tomar mucho en cuenta la deformación por calor y obteniendo de este modo un polvo seco con buenas propiedades. El secado por pulverización demostró ser una tecnología excelente para este proceso de secado. Con la pulverización de líquidos que tienen una superficie muy grande, la transferencia de calor y el transporte de masa es muy rápido y el producto sólido está protegido contra sobrecarga térmica por la evaporación del agua El secado por atomización de gotas es utilizado en muchas aplicaciones industriales de los sectores cerámico, químico, alimentario, farmacéutico. Cada proceso industrial y uso posterior del polvo atomizado obtenido requiere de unas propiedades determinadas, que sean óptimas para la aplicación en cuestión. Por ejemplo, en industria farmacéutica se desea producir gránulos huecos y porosos que actúen como portadores de fármacos. Por el contrario, para optimizar el proceso de proyección por plasma de materiales, es necesario hacer uso de gránulos de elevada densidad y compacidad . En el caso de la industria de detergentes, la microestructura interna y la porosidad de los gránulos también debe ser la adecuada para permitir la retención de
agentes activos en su interior.Las características del polvo atomizado resultante del proceso de secado por atomización vienen determinadas, para cada instalación industrial, por varios factores. Dentro de las variables que influyen en el proceso se puede distinguir entre aquellas propias de la suspensión: densidad de la suspensión, contenido en sólidos, viscosidad, tensión superficial, temperatura de la suspensión y distribución de tamaños de partícula de las materias primas; y las del equipo de secado: temperatura, caudal y humedad relativa del aire de secado, presión de inyección y el diámetro de salida del inyector. Debido al elevado número de variables que influyen en la cinética de secado y en las propiedades del producto final se pueden obtener materiales granulados de características muy diferentes en función
de
las
condiciones
experimentales bajo las cuales se lleve a cabo el proceso de secado. Es por esto que resulta de gran interés el hecho de poder controlar Debido al elevado número de variables que influyen en la cinética de secado y en las propiedades del producto final se pueden obtener materiales granulados de características muy diferentes en función de las condiciones experimentales bajo las cuales se lleve a cabo el proceso de secado. Es por esto que resulta de gran interés el hecho de poder controlar,cuantificar y modelar la influencia que ejerce cada variable en la cinética de secado y en las propiedades finales del gránulo, y así producir materiales de características óptimas para cada aplicación en cuestión. De las etapas presentes en el proceso de secado por atomización, es durante la evaporación cuando tienen lugar todas las transformaciones físico-estructurales
que confieren al gránulo la microestructura y geometría final y por lo tanto determina sus propiedades físicas. Es por esto que el estudio de dicha etapa resulta de gran interés con el fin de poder controlar y predecir las características del material resultante. 1.3 VARIABLES EN EL SECADO POR ATOMIZACION 1.3.1 VARIACION DE LA HUMEDAD EN LAS GOTAS Cuando una gota con gran cantidad de líquido entra en contacto con el aire caliente, ésta experimenta un proceso de secado que pude dividirse en varias etapas. Inicialmente, la gota experimenta un aumento de calor sensible hasta la temperatura húmeda correspondiente a la temperatura del aire de secado (tramo 0-1). En ese instante se inicial el primer periodo de secado o periodo de velocidad de secado constante (tramo 1-2). En esta etapa, el líquido se desplaza desde el interior de la gota lo suficientemente rápido como para mantener la superficie saturada de humedad. Como consecuencia, la evaporación de líquido se produce en la superficie y la tasa de evaporación iguala a la de una gota formada por líquido puro. Es en esta fase en la que se produce la contracción de la gota, cuyo diámetro al cuadrado varía de forma lineal con el tiempo (ley del d2). Durante este periodo, la velocidad de secado permanece constante y su valor es el máximo alcanzado en todo el proceso. Si las condiciones ambientales de secado no varían, la temperatura de la gota permanece igual a la temperatura húmeda del aire en todo el intervalo de tiempo. En un determinado momento, se alcanza la humedad crítica (punto 3) en la que la migración de líquido ya no es capaz de mantener la superficie saturada. La concentración de líquido en la superficie de la gota se reduce a un valor mínimo y seinicia el segundo periodo de secado o periodo de velocidad de secado decreciente (tramo 3-5). En él, las partículas primarias forman una costra de aglomerados sumergida en el líquido. En el secado posterior, la
costra aflora a la superficie de la gota y se transforma en un costra seca, determinando el diámetro final del gránulo que deja de contraer. La gota puede considerarse como un gránulo húmedo de diámetro constante formado por dos zonas: la costra sólida de estructura porosa, y el núcleo húmedo formado por líquido y sólido. La costra formada genera una resistencia adicional a la evaporación del líquido, que depende de la capacidad de difusión de los fluidos a su través. A medida que transcurre el proceso y el espesor de la costra aumenta, disminuye la velocidad de secado. Al formarse la costra y dejar la superficie de estar saturada de humedad, la temperatura del gránulo dejará de ser igual a la temperatura húmeda del aire y aumentará progresivamente hasta alcanzar la temperatura de secado. Dependiendo del material a secar, este periodo puede dividirse a su vez en periodos (tramos 2-3 y 3-4).
El proceso de secado continua hasta que el gránulo tiene el contenido en humedad final deseado. Si el tiempo de secado es suficientemente largo, esta humedad final
será igual a la mínima humedad posible, que es igual al contenido de humedad de equilibrio con el aire de secado. 1.3.2 CAMBIOS ESTRUCTURALES A medida que transcurre el proceso de secado y se modifica la humedad de la gota, tienen lugar una serie de transformaciones que confieren al gránulo unas determinadas características morfológicas y microestructurales. Durante el primer periodo de secado, debido a que la energía superficial de la interfase sólido-vapor es mayor que la correspondiente a la interfase líquido-vapor, las partículas se desplazan hacia el interior de la gota para minimizar la energía superficial. Esta migración de sólido favorece que la superficie de la gota se encuentre saturada de humedad prolongándose el primer periodo de secado. Si la velocidad de reordenación de partículas hacia el centro de la gota es mucho más lenta que el secado, se alcanzará una situación en la que la superficie no puede conservar la condición de saturación y las partículascolapsan formando una costra. A partir de ese instante el gránulo deja de contraer, se inicia el segundo periodo de secado y la humedad presente en el gránulo corresponde a la humedad crítica. A medida que el cumulo de partículas sólidas empiezan a formarse se genera una fuerza capilar debido a los meniscos de líquido entre partículas que hacen que éstas se aproximen y se mantengan unidas en la superficie. Por otra parte, cuando una cantidad pequeña de agua se evapora se transmite un flujo de calor desde la superficie de la gota hasta el aire. En la superficie se crean gradientes locales de temperatura que causan el desplazamiento de las partículas hacia la interfase líquido-vapor debido al enfriamiento por evaporación, provocando la acumulación de partículas en la interfase.
Estructura y Morfología. Uno de los principales beneficios del secado por pulverización es que permite producir una cantidad definida de polvo con precisión. La base puede ser casi cualquier solución susceptible a ser bombeada, en suspensión o emulsión con un amplio rango de propiedades reológicas. Dependiendo de las características de alimentación del líquido, la tecnología de atomización, la geometría de la planta y los parámetros del proceso, se pueden producir partículas de diferentes tamaños, formas y porosidades. El tamaño de la partícula producida a partir de la gotita de líquido depende del contenido de sólidos en el líquido, de la temperatura de entrada del aire y de la plasticidad de la fase sólida húmeda. A menudo, la reducción de las partículas debido a la evaporación del agua se puede ver directamente en la superficie; otros productos forman un casco rígido en la superficie de la gota y dejar una parte inferior hueca cuando el resto del agua se evapora. La temperatura del aire de entrada determina la tasa de evaporación del agua después de la atomización, esto a menudo influye en la capacidad de las partículas para reducir el tamaño y con ello la porosidad de las partículas. En casos extremos, las partículas pueden romper debido a la alta presión de vapor interna, La fluidez del polvo y su dispersabilidad puede ser mejorada mediante el aglomeramiento de varias partículas finas en grupos más grandes de la estructura porosa. Debido a la gran cantidad de capilares, las partículas tendrán una humectabilidad mejorada. Los polvos aglomerados tenderán, además, a ser menos polvo y por lo tanto más ecológico al ambiente. Se pueden emplear varios tipos de atomización en un sistema de secado por aspersión, incluyendo centrífuga, boquilla, neumático y la atomización sónica. El
tamaño promedio de gota y su distribución será bastante constante para cada tipo de atomización, pero el tamaño medio de partícula puede estar en el rango de 10 – 300 micras. La atomización de un litro de líquido produce un área total de superficie entre 20 y 600 m2. El tamaño de las gotitas de un tipo dado de dispositivo de atomización depende de la energía invertida en romper en fragmentos
el
líquido,
es
decir,
aumentando la superficie total del líquido. Para la mayoría de los sistemas de atomización, el líquido no sale del cabezal de atomización como una gotita, sino como un fragmento de una película líquida delgada. La formación de gotitas se lleva a cabo inmediatamente después de que el líquido ha dejado el cabezal del atomizador debido a la tensión superficial del líquido. La formación de una gota perfecta es por lo tanto muy dependiente de las propiedades reológicas del líquido y la interacción con el medio de secado en caliente a las afueras del dispositivo de atomización. La atomización centrífuga (o giratoria) es la forma más común de la atomización. Aquí, un disco o rueda giratoria rompe la corriente del líquido en gotas (figura 5a). Los dispositivos funcionan normalmente en un intervalo de 5.000 a 25.000 rpm. Los discos o ruedas típicamente tienen un diámetro de 5 a 50 cm. El tamaño de las gotitas producidas es casi inversamente proporcional a la velocidad periférica de las ruedas. PROCESO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN El secado por pulverización a menudo se utiliza como una técnica de encapsulación por las industrias de alimentos y otros.
Una sustancia a encapsular (la carga) y un vehículo anfipático (normalmente algún tipo de almidón modificado) se homogeneizan en forma de suspensión en agua (la suspensión). La suspensión se alimenta a continuación en un secador por atomización, normalmente una torre de calentar a temperaturas muy por encima del punto de ebullición del agua.
Las técnicas de atomización más comúnmente usados son: 1. Atomización de la boquilla de presión: Atomización creado por forzar el fluido a través de un orificio. Este es un método eficiente de la energía, que también ofrece la distribución más estrecha del tamaño de partícula. 2. Atomización de la boquilla de dos fluidos: Atomización creado por la mezcla de la alimentación con un gas comprimido. Método menos eficiente de la energía. Útil para hacer partículas extremadamente finas
3. Atomización centrífuga: Atomización creado por pasar la alimentación a través o a través de un disco giratorio. La mayor resistencia al desgaste y por lo general se puede ejecutar por períodos más largos de tiempo. Luego de la atomización se pasa al secado que es una fase de velocidad constante que asegura que la humedad se evapore rápidamente de la superficie de la partícula. Esto es seguido por un período de tasa decreciente en el que el secado se controla por difusión de agua a la superficie de la partícula. Después se realiza La separación de polvo de gas húmedo donde Las partículas finas se quitan generalmente con ciclones, filtros de mangas, precipitadores o lavadores La pérdida de carga es generalmente una función del peso molecular. Es decir, moléculas más ligeras tienden a hervir en grandes cantidades a las temperaturas de procesamiento. La pérdida se minimiza industrialmente por pulverización en torres más altas. Un mayor volumen de aire tiene una humedad promedio menor a medida que avanza el proceso. Por el principio de ósmosis, el agua se siente alentado por su diferencia en fugacidades en las fases vapor y líquido a abandonar las micelas y entrar en el aire. Por lo tanto, el mismo porcentaje de agua se puede secar fuera de las partículas a temperaturas más bajas si se utilizan torres de mayor tamaño. Alternativamente, la suspensión puede pulverizarse en un vacío parcial. Desde el punto de ebullición de un disolvente es la temperatura a la cual la presión de vapor del disolvente es igual a la presión ambiente, la reducción de la presión en la torre tiene el efecto de reducir el punto de ebullición del disolvente.
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO
El equipo de secado por atomización, de origen americano de la firma NIRO ATOMIZER, modelo Minor y tipo 53 con un ángulo de base cilíndrica de 60º. En su interior contiene el pulverizador que gira debido al aire comprimido,
provocando
una
“lluvia
de
gotitas”;
ingresando por la parte baja de esta máquina el aire caliente para su secado. Este contiene reguladores de presión y temperatura y una serie de tuberías que transporta el sólido. La temperatura del aire caliente es medido por unas termocuplas; el aire del ambiente pasa a través de unas resistencias las cuales son controladas constantemente en el tablero principal.
PARTES DEL EQUIPO DE SECADO POR ATOMIZACIÓN
1. Alimentación del líquido, por donde entra el líquido a secar.
2. Atomizador, disco que gira a un gran número de RPM (10000 – 30000) y permite la pulverización del líquido. Permite que el área de interacción entre aire-solución sea pequeña.
3. Cámara de Secado, lugar donde se lleva a cabo el secado.
4. Alimentación de aire caliente, el aire caliente ingresa por la parte inferior para que el disco gire.
5. Compresor de aire, suministra el aire para el atomizador.
6. Sistema de Calentamiento, por medio de unas resistencias se calienta el aire húmedo saturado y después es extraído por un ventilador junto con la humedad. Puede funcionar por gas natural o sistema eléctrico.
7. Tablero de Control, contiene los controles para presión y temperatura a la que se lleva a cabo la operación unitaria.
8. Ciclón, separa el aire más humedad y el sólido secado, debido a la gravedad.
PARTES DEL TABLERO DE CONTROL
De izquierda a derecha
Regulador presión con la que ingresa el aire al atomizador (electricidad)
Regulador presión con la que ingresa el aire al atomizador (gas)
Medidor de la presión del aire que ingresa al atomizador.
Regulador de temperatura del aire que ingresa.
Medidor de temperatura del aire que ingresa.
Medidor de temperatura del aire que sale.
Atomización por toberas a presión La función básica de las toberas a presión es convertir la energía de presión proporcionada por la bomba de alta presión en energía cinética en forma de una película delgada, cuya estabilidad es determinada por las propiedades del líquido
como son la viscosidad, la tensión de superficie, la densidad y la cantidad por unidad de tiempo, y también por el medio en el cual se atomiza el líquido. La mayoría de las toberas a presión existentes tienen una cámara en espiral que produce una rotación al líquido, de forma tal que dejará el orificio (el segundo componente principal de la tobera de presión) en forma de cono hueco. Como regla general, se puede decir que cuanto más altas la viscosidad, la densidad del líquido y la tensión de superficie y cuanto más baja la presión, tanto mayores las partículas. Atomización rotativa En atomizadores rotativos el líquido es continuamente acelerado hacia el borde de la rueda atomizadora por fuerzas centrífugas, producidas por la rotación de la misma. El líquido es distribuido centralmente y luego se extiende sobre la rueda en una capa delgada, que es descargada a alta velocidad a su periferia. El grado de atomización depende de la velocidad periférica, las propiedades del líquido y el caudal de alimentación. Atomización en Secadores para Productos Lácteos En la industria láctea se usan solamente: • Toberas a presión • Atomizadores rotativos
Porque la tobera neumática necesita demasiada energía y el polvo obtenido tendría partículas demasiado finas y por tanto poco atractivo para el consumidor.
Toberas a presión Las toberas a presión se dividen en dos grupos: • Toberas de alta presión y baja capacidad • Toberas de baja presión y alta capacidad
El primer grupo se utiliza principalmente en secadores tipo caja operando con secado en una etapa, ver pág.125, y operan a una alta presión de 300-400 bar g. Cada tobera tendrá una capacidad de 50-150 kg de concentrado con un contenido en sólidos de sólo 40-42%, si se quiere
mantener una solubilidad razonable en el polvo. La planta tendrá por eso numerosas toberas provistas de pequeños orificios que fácilmente se obstruyen. Normalmente el polvo tiene una alta densidad, pero tiende a ser polvoriento ya que consiste de pequeñas partículas. Dado que se requiere un bajo contenido en sólidos el secado resulta al mismo tiempo costoso. El segundo grupo, de una capacidad hasta 1000-1500 kg/h, ha incrementado su utilización a raíz del desarrollo del proceso de secado en dos etapas, donde la temperatura de la partícula es mucho más baja. Por eso se puede aumentar el contenido en sólidos al 48% y reducir la presión (150-200 bar g) sin afectar la solubilidad haciendo así la atomización por toberas muy interesante, también desde un punto de vista económico. Las ventajas de las toberas a presión pueden resumirse así: • Polvo con bajo contenido de aire ocluido • Polvo de una alta densidad específica • Mejor fluidez, especialmente para leche entera • Menor tendencia a formar depósitos en la cámara de secado al tratar productos difíciles
• Producción de grandes partículas • Si se usa un sistema doble de alimentación/toberas, la planta de secado puede operar
continuamente 24 h/día durante semanas sin paradas, se lleva a cabo solamente una limpieza húmeda de la línea de alimentación/toberas después de 20 horas.
Atomizador rotativo El atomizador rotativo se conoce y usa en la industria láctea desde hace muchos años. Las ventajas son: • Capacidad flexible • Manejo de grandes cantidades • Manejo de concentrados altamente viscosos • Diferentes diseños de la rueda dando distintas características en el polvo • Manejo de productos con cristales • Contenido más alto de sólidos en la alimentación dando una economía mejorada
La elección del tipo de atomizador, por toberas a presión o por rueda rotativa, depende por lo tanto del tipo de producto a tratar. Para leche descremada y leche entera normales, así como concentrado de suero cristalizado, es preferible la rueda rotativa para la atomización, mientras que, para productos en polvo de una densidad muy alta y leche entera instantánea y otros productos con altos contenidos de grasa, se deben utilizar las toberas de alta capacidad y baja presión en relación con el secado en dos etapas. Como es imposible prever qué tipo de producto se producirá en el futuro, existe la tendencia de elegir secadores que sean capaces de aplicar ambos sistemas, es decir que puedan ser directamente intercambiables.
Productos de suero secados por atomización Los desarrollos alcanzados en las industrias que utilizan productos de suero y polvo han transformado este producto derivado, altamente nutritivo, en un producto valioso.
Los productos de suero pueden ser secados por atomización; sin embargo, requieren de sus propias técnicas de manejo. La distribución para suero secado por atomización puede variar de simple a sofisticada. En términos generales, el suero dulce (de queso) es más fácil de secar que el suero ácido. Las operaciones principales utilizadas para la producción de polvo de suero son:
Precalentamiento
Concentración
Enfriamiento instantáneo
Pre-cristalización
Secado por Atomización
Enfriamiento en un lecho fluidizado vibratorio
Secado por atomización sin tratamiento de cristalización Este proceso consiste en el precalentamiento, concentración, secado por atomización y enfriamiento neumático. El polvo de suero obtenido por virtud de este proceso es muy delicado, polvoriento, higroscópico y, por consiguiente, propenso a hacerse grumos. La higroscopicidad y los grumos están influidos por el tipo de suero y por las condiciones climáticas locales. La higroscopicidad, los grumos y todos los problemas asociados con la naturaleza pegajosa del polvo ordinario de suero debido a la presencia de la lactosa en el estado amorfo. La lactosa está en un estado amorfo e inestable en aire atmosférico o en humedad normal, durante el proceso de secado por atomización. El monohidrato de lactosa a es la única forma que permanece estable al contacto con humedad. El contenido de lactosa del suero en polvo comprende más de 70% de los sólidos totales, en comparación con 30% en la leche entera, lo que hace que el problema del contenido de lactosa en el suero en polvo sea más severo. No obstante, dado que la solubilidad de la lactosa es de 17 g/100 cm3 H2O a 20°C, es fácil guiar el proceso de secado de tal forma que una mayoría de la lactosa pueda ser transformada a la forma estable de monohidrato de lactosa a durante el proceso de secado.
Precristalización y tratamiento de cristalizado La distribución básica del proceso es modificada al realizar una pre-cristalización antes del secado por atomización. la viscosidad del concentrado es razonablemente baja, las temperaturas ajustadas y controladas con exactitud, el desplazamiento de la solución utilizada desde la superficie de cristales puede acelerarse mediante la agitación y la cantidad requerida de cristales apropiados de lactosa puede asegurarse con la siembra de cristales apropiada. Durante el proceso de cristalización hay suficiente tiempo para alcanzar el grado teórico de cristalización.
Este producto aporta que un producto que evita la formación de grumos sea aglomerado. Los aglomerados tienden a ser pequeños y, por consiguiente, la densidad de volumen es relativamente alta. La cámara de secado con el lecho fluidizado integrado se adapta con ventilas para liberar la presión y un sistema extintor de fuego. El ciclón, el filtro de bolsas y el lecho fluidizado vibratorio externo cuenta con similares funciones de seguridad. El (los) ciclón (es) y filtro de bolsas pueden ser actualmente reemplazados con un filtro sanitario de bolsas para mejorar los costos operativos. Equipo de productos de suero Un grupo de compañías de GEA tienen experiencia con el manejo de productos de suero en segmentos individuales, como es el pre-tratamiento, clarificación, filtración, fraccionación evaporación, secado y empaque. Estas compañías forman el Equipo de Productos de Suero. La experiencia de este equipo puede ser solicitada para que presten ayuda y den asesoría con relación a la instalación de una línea de tratamiento de suero que se apegue a las especificaciones del cliente.
APLICACIONES INDUSTRIALES DEL SECADO POR ATOMIZACION
Sistema de procesamiento de café de Niro .
Vista Inferior de una Secadora por Atomización Fluidized Spray Dryer FSD™, que produce café
instantáneo secado por atomización
El secado por atomización es el mejor y más económico método de producir café soluble. La alimentación en la secadora por atomización es una mezcla de aroma concentrado y fracciones
hidrolizadas, con los componentes preservados del aroma. Para maximizar la retención del aroma, el secado del extracto tiene lugar bajo condiciones que aseguran bajas temperaturas de los polvos. Varios tipos de secadoras por atomización pueden ser utilizados para el procesamiento de café instantáneo. El control de densidad de volumen y el color es posible por medio de mezcladoras de gas en línea. El gas inerte es inyectado en el sistema de alimentación justo antes que el atomizador de toberas es utilizado en el sistema de secado por atomización. En los casos en los que los polvos secados por atomización requieran de aglomeración adicional, una etapa adicional de proceso es utilizada involucrando humidificación de polvo, post-secado y enfriamiento. El control de la humidificación es realizado con agua y/o vapor saturado en una cámara de aglomeración equipada con un impactador rotatorio. Los aglomerados son entonces secados y enfriados en el lecho fluidizado adosado, seguido de un cernido y empaque. Los finos y fracciones de dimensiones excesivas se procesan nuevamente dentro de la planta de aglomeración. La forma y duración de los procesos de aplicación de calor, es uno de los temas más sensibles en la producción de café soluble, lo cual tiene un gran efecto sobre la calidad final de la bebida. De esta manera, en el método de crioconcentración ─ que es más costoso de producir que otros, los extractos reciben menos calor, lo cual reduce el riesgo de perder ciertos aromas y sabores. Por esa razón, una taza de café no debe ser recalentada, pues no tiene el mismo sabor que un café recién preparado. Otro paso necesario para obtener café soluble luego de obtener el extracto de café es el secado. La forma como se seca el extracto para obtener finalmente el café soluble es aún más crucial para evitar la pérdida de estos aromas altamente volátiles. Existen dos formas para eliminar el agua remanente en los extractos: el secado por atomización, también conocido como procesos "spray dried " y el secado por liofilización (freeze dried). Aunque los dos procesos son naturales, es decir se realizan sin ningún tipo de aditivos o material diferente al extracto, su impacto en la calidad de la bebida es muy diferente, en la medida en que el liofilizado produce una calidad superior aunque a un costo mayor.
Secado por atomización Para terminar de retirar el agua del extracto, en este proceso se genera la formación de una nube de gotas muy pequeñas, con una alta superficie de transferencia de calor, que permite evaporar el agua mediante aplicación de aire caliente. Esta labor se realiza a temperaturas entre 40°C y 50°C, y a presiones menores que la atmosférica. El extracto entonces es atomizado en una alta torre, y para el momento en que llega al fondo de la misma se ha evaporado casi toda el agua y sólo queda el polvo de café soluble.
Frecuentemente el polvo de café soluble atomizado es aglomerado en gránulos más grandes humectando un poco el polvo para que las partículas se adhieran entre sí, lo que genera un producto que se disuelve con mayor facilidad.
Liofilización
Otro proceso que sirve para retirar el agua y producir café soluble es la liofilización. Esta consiste en congelar el extracto de café a temperaturas muy frías del orden de -50°C, evitando así la pérdida de aromas y de atributos de la bebida que son muy valorados. Al ser sometido a un vacío profundo, de menos de una milésima de la presión atmosférica, se posibilita con una adición marginal de calor que el agua remanente en el extracto congelado pase directamente del estado sólido (hielo) al gaseoso (vapor), proceso conocido como s ublimación. El hecho de que el producto permanezca a temperaturas muy bajas y sin contacto con aire caliente (está al vacío) permite que los delicados aromas permanezcan en los granos de café liofilizado, generando así una bebida de excelentes características.
Aunque el proceso de liofilización es más costoso y complejo que el secado por atomización, la proporción de café soluble liofilizado ha venido creciendo en forma constante en la medida en que los consumidores exigen un café de mejor calidad. Conclusiones: *El aire que ingresa a la cámara de secado debe tener una temperatura suficientemente necesaria para hacer ebullir el agua de las micelas de leche que ingresan por el atomizador. *A mayor velocidad de giro del atomizador, mejores resultados de pulverización se pueden obtener. *Pueden ocurrir dos posibles complicaciones en el proceso de secado por atomización: Si el flujo de aire es mayor que el flujo de alimentación, las partículas se quemarían. Si el flujo de aire es menor que el flujo de alimentación, las partículas salen muy húmedas *La cantidad de dosificado varía según el componente a secar, es así que para la leche lo realizamos aprox 180-200 gotas/min, mientras que para otras sustancias como por ejemplo la lúcuma se realiza 30 gotas/min Bibliografía http://www.gea-niro.com.mx/industrias-servimos/alimentos-lacteos/cafe-y-te.htm http://www.cafedecolombia.com/particulares/es/sobre_el_cafe/el_cafe/industrializacion/produccion _de_cafe_soluble/
