Diseño de una línea de procesamiento de leche
Una línea de procesamiento de leche completa y exitosa puede producir de forma eficiente productos derivados de la leche y completar el flujo de trabajo integrado desde la materia prima hasta el envasado. Mediante una variedad de equipos distintos de procesamiento de leche, la leche puede producirse rápidamente. No solo conecta diversos equipos mecánicos, sino que también logra un alto grado de integración del sistema a nivel de software.
Hoy hablamos sobre el concepto de diseño de la línea de procesamiento de la planta de pasteurización de leche entera, analizamos los puntos clave del diseño de la línea de procesamiento de la leche, dominamos el método de integración de diferentes equipos y revisamos el proceso de producción de la leche y los diversos problemas que pueden surgir.
La línea de procesamiento de leche se enfrentará a diversos problemas durante el proceso de producción real. Nuestra línea de procesamiento de leche debe poder detectar estos problemas a tiempo y resolverlos con rapidez. Por ejemplo:
Relacionados con el producto: calidad de las materias primas, del procesamiento y de los productos finales
Relacionados con el proceso: capacidad de la planta, selección y compatibilidad de los componentes, grado de control del proceso, disponibilidad de medios de calentamiento y enfriamiento, limpieza de los equipos de procesamiento, etc.
Economía: el coste total de producción para cumplir los estándares de calidad especificados debe ser lo más bajo posible
Legal: legislación que define los parámetros del proceso y la elección de componentes y soluciones de sistema
En la mayoría de los países que procesan la leche en diversos productos, la ley establece determinados requisitos para proteger a los consumidores de microorganismos patógenos. La redacción y las recomendaciones pueden variar, pero las siguientes combinaciones cubren los requisitos más habituales:
tratamiento térmico
La leche debe someterse a un tratamiento térmico que elimine todos los microorganismos patógenos. Debe alcanzarse una temperatura mínima de 72 °C / tiempo de mantenimiento de 15 segundos.
La temperatura de calentamiento debe registrarse automáticamente y el registro debe conservarse durante el tiempo especificado.
Clarificación antes del tratamiento térmico
Como la leche suele contener sustancias sólidas, como partículas de suciedad, glóbulos blancos y células somáticas (tejido mamario), debe clarificarse. Dado que es poco probable que la pasteurización sea eficaz si las bacterias quedan ocultas en grumos y partículas de la leche, esta debe clarificarse antes del calentamiento. La leche puede clarificarse mediante un filtro o, de forma más eficaz, en un clarificador centrífugo.
El intercambiador de calor ha sido dimensionado, por lo que debe utilizarse una presión más alta
Se mantiene en la corriente de leche pasteurizada en comparación con la leche no pasteurizada y los medios de servicio. Si se produce una fuga en el intercambiador de calor, la leche pasteurizada debe fluir hacia la leche o el medio de enfriamiento que no ha sido pasteurizado, y no debe fluir en sentido contrario. Para garantizarlo, por lo general es necesario utilizar una bomba de refuerzo para generar presión diferencial, algo que en algunos países es obligatorio.
Si la temperatura de los productos pasteurizados desciende debido a una escasez temporal del medio de calentamiento, la planta debe estar equipada con una válvula de desvío para devolver al tanque de balance la leche que no haya alcanzado la temperatura suficiente.
El proceso de control remoto requiere el siguiente equipo:
Silo para almacenar leche cruda.
Intercambiador de calor de placas, tubería aislada y unidad de agua caliente para calentamiento y enfriamiento.
Clarificador centrífugo (como solo se procesa leche entera, en este caso no se requiere separador centrífugo).
El tanque de almacenamiento intermedio se utiliza para el almacenamiento temporal de la leche procesada.
Tuberías y accesorios para conectar los componentes principales y válvulas neumáticas para controlar y distribuir el flujo del producto y el fluido de limpieza.
Una bomba utilizada para transportar la leche a través de toda la planta de procesamiento de leche.
Equipo de control para regular la capacidad, la temperatura de pasteurización y la posición de las válvulas.
Varios sistemas auxiliares:
– suministro de agua
– producción de vapor
– refrigeración del refrigerante
– aire comprimido para dispositivos neumáticos
– electricidad
– drenaje y aguas residuales.
Los requisitos de los servicios auxiliares se calculan después de aprobar el diseño de la planta. Por lo tanto, es necesario conocer la secuencia de temperaturas de la pasteurización y las especificaciones de todas las demás áreas que requieren calefacción y refrigeración (refrigeración, sistema de limpieza, etc.) antes de determinar el número y la potencia de las máquinas eléctricas, el número de máquinas neumáticas, las unidades de operación, las horas de funcionamiento de la planta, etc. Este libro no trata estos cálculos.
Tanque silo
La cantidad y el tamaño de los silos dependen del plan de entrega de la leche cruda y del volumen de cada entrega. Para que la planta funcione de forma continua sin paradas por falta de materias primas, debe haber un suministro adecuado de leche cruda.
Preferiblemente, la leche debe haber permanecido almacenada al menos una hora antes del procesamiento, porque durante ese tiempo se desgasifica de forma natural. Se admite una mezcla breve, pero en realidad no es necesario mezclarla hasta unos 5–10 minutos antes de vaciar el silo para equilibrar la masa total. Así se evita interferir con el proceso natural de desgasificación.
El objetivo principal de la pasteurización de la leche es eliminar los microorganismos patógenos. Para ello, la leche se calienta normalmente a no menos de 72 °C durante al menos 15 segundos y luego se enfría rápidamente. La legislación de muchos países establece estos parámetros. Los intercambiadores de calor de placas son los más utilizados en la pasteurización de la leche en el mercado. Cuando se requiere un funcionamiento prolongado, pueden utilizarse intercambiadores de calor tubulares. Los intercambiadores de calor de superficie raspada se utilizan para productos viscosos.
En el intercambiador de calor de placas, la placa de conexión entre cada parte dispone de la entrada y la salida del producto y del medio auxiliar. Las conexiones de entrada y salida pueden orientarse vertical u horizontalmente. Los extremos de los intercambiadores de calor de placas (bastidores y placas de presión) también pueden equiparse con entradas y salidas.
Cuando se requiere un funcionamiento prolongado, el intercambiador de calor tubular sustituye al intercambiador de calor de placas.
Como medio de calentamiento en el pasteurizador puede utilizarse agua caliente o vapor saturado a presión atmosférica. Sin embargo, debido a la gran diferencia de temperatura, no se utiliza vapor sobrecalentado. Por lo tanto, el medio de calentamiento más habitual es el agua caliente, que suele estar unos 2–3 °C por encima de la temperatura requerida para el producto.
El vapor se suministra desde la caldera de vapor a una presión de 600–700 kPa (6–7 bar). El vapor se utiliza para calentar el agua y luego calentar el producto hasta la temperatura de pasteurización.
El controlador de temperatura actúa sobre la válvula reguladora de vapor para mantener constante la temperatura de pasteurización. Cualquier tendencia a la baja en la temperatura del producto será detectada de inmediato por el sensor en la línea del producto antes del tubo de retención. El sensor cambia entonces la señal al controlador, que abre la válvula reguladora de vapor para suministrar más vapor al agua. Esto elevará la temperatura del agua circulante y evitará la caída de temperatura del producto.
La longitud y el tamaño del tubo de retención situado en el exterior se calculan a partir del tiempo de retención conocido, la capacidad horaria del equipo y el tamaño de la tubería, que por lo general son iguales a los de las tuberías que alimentan el equipo de pasteurización. Normalmente, el tubo de retención está cubierto con una funda de acero inoxidable para evitar quemaduras y la radiación cuando se toca.
La leche debe pasteurizarse correctamente antes de salir del intercambiador de calor de placas. Si la temperatura desciende por debajo de 72 °C, la leche que no ha sido pasteurizada debe almacenarse por separado de los productos ya pasteurizados. Para ello, el transmisor de temperatura y la válvula de desvío se instalan en la tubería aguas abajo del tubo de aislamiento. Si el transmisor de temperatura detecta que la leche que pasa por él no está completamente calentada, devuelve la leche no pasteurizada al tanque de equilibrio.
