Un liofilizador industrial es un secador al vacío, por lote, que utiliza la liofilización como técnica para deshidratar los productos. Emplea una cámara cerrada, en la que el producto se congela y el hielo u otros disolventes congelados, son eliminados directamente por sublimación en la fase de secado primario. También produce la desorción de las moléculas de agua unidas al producto, en una fase que se conoce como secado secundario.

La liofilización es un proceso que se emplea normalmente como técnica de conservación en la industria farmacéutica y de alimentos. En los liofilizadores de alimentos el proceso de secado es muy suave, lo que garantiza que el producto conserve todas sus propiedades, vitaminas, nutrientes, sabores, o colores intactos. La técnica garantiza la restitución de las caracteristicas visuales y funcionales del producto seco, lo cual es importante en muchas aplicaciones alimentarias.

También se emplea en el tratamiento de materiales biológicos sensibles al calor como proteinas, soluciones de hormonas, microorganismos, tejidos, plasma sanguíneo, vacunas, sueros y antídotos, entre muchas otras aplicaciones biofarmacéuticas.

USO DEL CAMBIO DE FASE

1. Congelación: Los alimentos se introducen en carros con bandejas en el túnel de congelación a -40ºC, para que se congelen lo más rápido posible y así evitar que se formen cristales de hielo que perjudiquen sus cualidades organolépticas. Una vez congelado se mantiene en la cámara de congelación hasta el momento de trasladarlos al liofilizador

2. Vacío: Una vez llenado el liofilizador con las bandejas de producto se procede a introducir la receta en el cuadro de mandos. El vacío se consigue extrayendo el aire de la cámara con unas bombas de vacío para reducir la presión por debajo de 1,5mbar y elevando a su vez la temperatura del alimento.

3. Secado: Una vez vaciado de aire la cámara, la presión es inferior al umbral en el que el agua puede existir de forma simultánea en estado sólido, líquido y gaseoso, llamado punto triple del agua. Es éste el momento en el que el calor hace que los cristales de hielo se convierten en vapor de agua, que se extrae y se condensa separándolo del alimento. El producto como resultado queda seco, lleno de pequeños huecos, como una esponja, donde antes estaban los cristales, y a través de los que se reabsorbe el agua cuando vuelven a prepararse para el consumo, habiendo conservado su tamaño y forma original

La caldera industrial convierte agua líquida en vapor mediante la transferencia de calor desde una fuente de combustión (gas, carbón, biomasa, etc.)

El cambio de fase

Ocurre cuando el agua alcanza su punto de ebullición y absorbe calor latente para transformarse en vapor. Este vapor es utilizado como fuente de energía térmica en procesos industriales.

Aplicaciones

• Plantas de energía eléctrica (turbinas de vapor).

• Procesos textiles (planchado y secado).

• Industria alimentaria (cocción y pasteurización).

Fabricantes:

Ludons

Cardfnc mexico

Tecnolofutura

Una máquina para hacer paletas se basa en el principio de enfriamiento rápido de un líquido para inducir su solidificación, primero un recipiente de gran capacidad que contiene un líquido refrigerante, generalmente una mezcla de agua y un anticongelante como el propilenglicol se mantiene a una temperatura muy baja, por debajo del punto de congelación del agua. Posterior a ello en los recipientes individuales se vierte el líquido comestible para formar las paletas suelen ser de acero inoxidable para facilitar la extracción de las paletas una vez congeladas, un mecanismo que mueve el líquido refrigerante dentro del tanque asegura una temperatura uniforme y evita la formación de hielo en las paredes del tanque, el termostato o controlador electrónico monitorea y regula la temperatura del líquido refrigerante. Y el sistema de refrigeración de la maquina en sí puede ser por aire o por agua, tiene la función de extraer el calor del líquido refrigerante y mantenerlo a la temperatura deseada.

Cambio de fase en su proceso:

El sistema de enfriamiento reduce la temperatura del líquido refrigerante a un valor muy bajo, por debajo del punto de congelación del agua, los moldes se llenan con el líquido comestible, los moldes llenos se sumergen en el líquido refrigerante, el calor del líquido comestible se transfiere al líquido refrigerante a través de las paredes de los moldes y al perder calor, el líquido comestible se solidifica, formando la paleta.

Fabricantes destacados: Finamac, Emerymark, Finamac

Un secador industrial es un equipo diseñado para eliminar la humedad o el contenido volátil de un material a través de la aplicación de calor. Este proceso es esencial en diversas industrias, como la alimentaria, farmacéutica, química, minera, entre otras, donde se requieren productos secos para almacenamiento, transporte o posterior procesamiento.

Funcionamiento por cambio de fase

1. Aplicación de Calor: En el secador industrial, se aplica calor al material húmedo, generalmente mediante el uso de aire caliente o vapor. Este calor tiene como objetivo aumentar la energía interna del agua o solvente presente en el material.

2. Evaporación de la humedad: A medida que el calor se transfiere al material, el agua líquida (o cualquier otro solvente presente) comienza a absorber esta energía y se evapora. Durante este proceso, el agua cambia de fase, de líquido a vapor, absorbiendo el calor necesario para esta transformación.

3. Extracción del vapor: El vapor generado por la evaporación debe ser extraído del sistema. Esto generalmente se hace mediante un ventilador o extractor, que elimina el vapor de agua de la cámara de secado.

4. Secado del material: A medida que se evapora la humedad del material, este va perdiendo agua, volviéndose más seco. El contenido de humedad en el material disminuye hasta llegar al nivel deseado para el proceso posterior, ya sea almacenamiento, empaquetado o procesamiento adicional.

Fabricantes Principales:

GEA GROUP

Este equipo utiliza un circuito de refrigeración en el que el agua se enfría por debajo de su punto de congelación mediante un evaporador. A medida que el refrigerante dentro del evaporador absorbe el calor del agua, esta pasa de líquido a sólido, formando bloques o escamas de hielo.

Cambio de fase en el proceso

El cambio de fase de agua a hielo permite una transferencia térmica altamente eficiente, esencial para la conservación de alimentos y aplicaciones industriales.

Fabricantes

Hoshizaki, Scotsman Ice Systems.

Descripción Técnica

Este equipo se utiliza en la industria alimentaria para pasteurizar líquidos como leche o jugos. El fluido a pasteurizar pasa por canales alternos, donde se encuentra en contacto indirecto con vapor o agua caliente. El vapor condensa en las placas, transfiriendo su calor al producto. Este cambio de fase del vapor a líquido proporciona una transferencia de calor eficiente y controlada.

Uso del Cambio de Fase

1. Entrada de vapor: El vapor ingresa al intercambiador a alta temperatura y presión, fluyendo por canales alternos de las placas.

2. Condensación: A medida que el vapor transfiere su calor al fluido a pasteurizar, su temperatura desciende hasta el punto de saturación, donde cambia de fase a líquido. Este cambio de fase libera una gran cantidad de calor latente de vaporización, que es absorbido por el producto.

3. Transferencia térmica: El calor liberado eleva la temperatura del producto, llevándolo a un rango crítico para la eliminación de microorganismos (60-85 °C en el caso de la leche).

Fabricante

Alfa Laval

Nombre del Modelo: Alfa Laval FrontLine Series.

Características Principales:

Diseñado para procesos de pasteurización de alta sensibilidad en alimentos y bebidas.

Construcción modular que permite personalización y fácil mantenimiento.

Descripción técnica

funciona mediante el flujo del producto a lo largo de canales de calentamiento, donde se evapora parcialmente, reduciendo su contenido de agua. El contacto del producto con la superficie de calentamiento es breve, debido a la turbulencia y alta velocidad del fluido. La mezcla vapor/líquido se separa en un separador de vapor, donde el vapor se dirige hacia la salida superior y la fase líquida se acumula en el fondo para ser transferida al siguiente proceso.

Para evitar recirculación y sobretratamiento, el sistema opera con flujo de un solo paso, utilizando cajas de conexión como separadores intermedios para eliminar el vapor y preparar la fase líquida para la siguiente etapa de evaporación.

Uso del cambio de fase

El cambio de fase es crucial porque el calor latente absorbido durante la evaporación del refrigerante permite extraer grandes cantidades de energía térmica sin un cambio significativo en la temperatura del fluido.

Fabricante

Alfa Laval

Evaporador de placas AromaVap | Alfa Laval

El lecho fluidizado utiliza un medio granular (como arena) que se calienta o enfría para transferir calor al material procesado. En este equipo, materiales sólidos que contienen líquidos se calientan hasta inducir la evaporación del líquido en forma de vapor. Funciona típicamente con energía térmica obtenida de gas o combustibles fósiles.

Uso del cambio de fase:

El líquido contenido en los materiales sólidos cambia de fase (de líquido a vapor), permitiendo su eliminación. Este equipo se usa en industrias como la de alimentos (secado de granos o vegetales) y farmacéutica (para polvos o gránulos).

Fabricantes

• Kason Corporation

• BMA

• GEA Group

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Descripción técnica

Espacio aislado térmicamente diseñado para mantener temperaturas controladas, permitiendo la conservación de productos perecederos. El sistema de refrigeración de la cámara funciona mediante un ciclo termodinámico que involucra la compresión y expansión de un refrigerante. Este refrigerante absorbe calor del interior de la cámara al evaporarse (cambio de fase de líquido a gas) en el evaporador, y libera calor al exterior al condensarse (cambio de fase de gas a líquido) en el condensador. Este ciclo continuo mantiene la temperatura interna deseada.

Uso del cambio de fase

El cambio de fase del refrigerante es fundamental en el proceso de refrigeración de la cámara frigorífica. Durante la evaporación, el refrigerante absorbe calor del interior de la cámara, lo que provoca el enfriamiento del ambiente interno. Posteriormente, en el condensador, el refrigerante libera el calor absorbido al ambiente exterior al cambiar de gas a líquido. Este ciclo de absorción y liberación de calor, facilitado por los cambios de fase del refrigerante, es esencial para mantener las bajas temperaturas necesarias para la conservación de los productos almacenados.

Fabricante

CFG Refrigeración

El evaporador tubular Alfa Laval ViscoVap se puede configurar como un evaporador de circulación forzada de efecto múltiple o de una sola etapa compuesto por uno o más circuitos de recirculación. El producto fluye a alta velocidad a través del tubo interior de un intercambiador de calor de carcasa y tubo; la transferencia de calor tiene lugar desde el lado de la cáscara.

El alto caudal obtenido en cada intercambiador de calor de carcasa y tubos genera un alto esfuerzo cortante a lo largo de las superficies de calentamiento; esto aumenta la eficiencia de la transferencia de calor y crea un efecto de autolimpieza.

Uso del cambio de fase

Se utiliza en la concentración de líquidos viscosos o sensibles al calor, como purés de frutas, jugos vegetales y soluciones alimenticias. Su diseño permite operar a baja temperatura y en condiciones de vacío para proteger nutrientes, sabores y propiedades organolépticas.

Fabricante

Alfa Laval

https://www.alfalaval.es/productos-y-soluciones/soluciones-de-proceso/evaporation-systems/viscovap/

Descripción técnica:

Este equipo enfría fluidos calientes (generalmente agua) al exponerlos a la atmósfera, utilizando aire y el cambio de fase del agua para disipar calor. En una torre de condensación seca o húmeda, el agua caliente proveniente de procesos industriales entra en contacto con aire más frío, lo que facilita la evaporación de una parte del agua para eliminar calor.

Uso del cambio de fase:

Parte del agua cambia de líquido a vapor al absorber calor latente, reduciendo la temperatura del agua restante. Este equipo es ampliamente usado en plantas de generación de energía, sistemas de refrigeración industrial y procesos químicos.

Fabricantes

• SpX cooling

• Feiyu Cooling

• Inducet

Un autoclave industrial es un equipo de presión utilizado para realizar procesos de esterilización, curado o descomposición de materiales a través de la aplicación de calor y presión controlada. Estos dispositivos son ampliamente utilizados en diversas industrias como la farmacéutica, alimentaria, de productos químicos, médica y en la fabricación de materiales compuestos.

Uso del cambio de fase:

Se da por condensación de vapor de agua.

1-. Transferencia eficiente del calor

Durante el proceso de la condensación se da una transferencia de calor pues el vapor logra transportar más cantidad de energía que otros estados.

2-. Condensación en superficies frías

El valor se pone en contacto con el objeto y el valor logra liberar su valor latente de condensación. Se da un cambio de fase de vapor a líquido. El calor logra elevar la temperatura de manera eficiente.

3-. Generación de vapor

El agua se calienta hasta su punto de ebullición, el agua se evapora, cambiando su estado, se da en la parte de la caldera y ocupa calor latente vaporizado.

Aplicación

Esteriliza cualquier tipo de instrumentos, suele usarse en la medicina y puede eliminar diferentes bacterias.

Fabricantes

Steris Corporation

Un condensador es un equipo que se utiliza para convertir el vapor de agua que sale de una turbina en estado gaseoso a estado líquido mediante la transferencia de calor a un medio refrigerante (generalmente agua o aire). Consiste en un haz de tubos a través de los cuales circula el medio refrigerante, mientras el vapor fluye en el exterior de los tubos.

Uso del cambio de fase:

El cambio de fase ocurre cuando el vapor se condensa, liberando su calor latente de vaporización al medio refrigerante. Este proceso es esencial para mantener la presión de operación baja en la turbina de vapor, mejorando su eficiencia térmica.

Fabricante

• Balckele

• GEA Group

• Sienms energy

Descripción general:

Un spray dryer industrial (secador por atomización) es un equipo utilizado para convertir líquidos o suspensiones en polvo mediante un proceso de secado rápido. Este tipo de secado es ampliamente utilizado en diversas industrias, como la alimentaria, farmacéutica, química y cosmética, debido a su capacidad para producir polvos de alta calidad y a gran escala.

Funcionamiento con cambio de fase:

1-. Entrada de líquido

Soluciones o suspensiones son convertidas en gotas con ayuda de un atomizador en la cámara de sacado

2-. Evaporación rápida

Se expone las gotas a aire caliente. Cada gota cambia a vapor y absorbe el calor del aire.

Se conoce a este proceso como evaporación.

3-. Elabora el polvo seco

Las partículas sólidas quedan como residuos y caen al fondo del contenedor.

4-. Extracción del vapor

Se extrae de la cámara al igual que el aire caliente y el material seco es tomado.

Aplicación

Producción alimenticia: leche en polvo, jugos y proteínas

Fabricantes:

GEA Group

Descripción general:

Una bomba de calor geotérmica es un sistema de calefacción y refrigeración que aprovecha la energía térmica almacenada en el subsuelo para regular la temperatura de un edificio o instalación. Este tipo de bomba de calor utiliza la constante temperatura del suelo, que se mantiene relativamente estable a lo largo del año, para proporcionar calefacción en invierno y refrigeración en verano. Es una tecnología altamente eficiente y sostenible, ideal para climas con variaciones estacionales extremas.

Funcionamiento por cambio de fase:

1. Extracción de calor del subsuelo (colectores geotérmicos)

   La bomba de calor geotérmica industrial está conectada a un sistema de colectores geotérmicos enterrados en el suelo o al subsuelo (sondas geotérmicas). Estos colectores están diseñados para absorber el calor almacenado en el terreno, que se mantiene a una temperatura constante durante todo el año, independientemente de las condiciones climáticas superficiales

2. Transporte de calor mediante un fluido refrigerante

   El sistema de colectores transporta el calor del subsuelo mediante un fluido que circula a través de las tuberías enterradas. Este fluido suele ser una mezcla de agua y anticongelante que absorbe el calor del suelo a medida que circula por las tuberías subterráneas.

3. Compresión del calor (compresor)

   El fluido, ya caliente, es dirigido hacia el compresor de la bomba de calor. El compresor aumenta la presión del fluido y, al mismo tiempo, eleva su temperatura, concentrando el calor que se ha extraído del subsuelo. Esta compresión es esencial para que el calor pueda ser utilizado en los procesos industriales o para calefacción de espacios.

4. Expansión del fluido refrigerante (válvula de expansión)

   Una vez que el fluido ha liberado su calor en el intercambiador, pasa por una válvula de expansión, donde se reduce su presión y temperatura, lo que permite que el fluido vuelva a convertirse en un estado más frío.