Sistemas directo e indirecto de esterilización UHT
En oposición a los sistemas clásicos de esterilización de la leche en torres, donde ésta es sometida a temperaturas de 100-115°C durante veinte minutos, hace unos años surgió el sistema UHT de esterilización cuando la leche aún no se ha envasado por calentamiento a altas temperaturas sólo durante unos segundos, como ya hemos visto en el epígrafe anterior.
Desde el punto de vista tecnológico, dos son los sistemas UHT:
– Sistema directo.
– Sistema indirecto.
En el primero se inyecta directamente vapor en leche precalentada, alcanzándose casi instantáneamente la temperatura de 135-150°C, que es mantenida unos segundos (dos a seis). Más tarde, por expansión directa, se elimina el vapor adicionado.
Diagramas de tiempo (en segundos) y temperatura (°C), donde se aprecia el tratamiento térmico en los procesos directo e indirecto de esterilización UHT.
En el segundo de los métodos, el vapor no llega a entrar en contacto directo con la leche, estando siempre separados por placas de acero inoxidable.
Vamos a estudiar con más detenimiento cada uno de estos sistemas.
El esquema 44 corresponde al sistema directo, que tiene tres fases de trabajo:
– Esterilización previa.
– Producción propiamente dicha.
– Limpieza final.
Antes de dar comienzo la producción, la planta debe ser esterilizada. Para ello se hace circular agua caliente durante treinta minutos como mínimo. Inmediatamente después se suministra leche al tanque regulador (1). Una válvula de flotación mantiene un nivel constante: de líquido en dicho tanque. La bomba (2) lo envía a la sección del intercambiador de calor de placas (3), donde se calienta a unos 80°C en contracorriente con agua calentada por inyección directa de vapor (13).
Esta agua ha sido previamente usada como líquido refrigerante en el condensador de la cámara de vacío. Al abandonar el condensador sea agua está a una temperatura de 70-80°C, por lo que debe ser calentada por inyección directa de vapor (13) hasta 80-85°C.
La presión de circulación de la leche, después de este calentamiento a 80°C, es aumentada a 4 kg/cm por medio de la bomba volumétrica (4), que mantiene además un caudal constante indispensable para el control exacto del proceso. Se produce inmediatamente después una inyección de vapor (5) que eleva instantáneamente la temperatura del producto a unos 140°C. Como previamente habíamos elevado la presión del líquido a cuatro atmósferas, éste no llega a hervir con el aumento de temperatura.
La temperatura de 140°C es perfectamente controlada a partir del momento de la inyección de vapor, y cualquier desviación que se produzca respecto a la prefijada para la esterilización del líquido es corregida y ajustada inmediatamente por el elemento situado en el panel que controla la cantidad de vapor a inyectar.
La temperatura es grabada en un reloj registrador del panel. Así se sabe perfectamente qué ha ocurrido durante todo el ciclo de producción.
Sistema directo UHT de esterilización (cortesía de Tetra Pak Iberia).
El tiempo de mantenimiento de la temperatura de esterilización es dé tres-cuatro segundos y se consigue haciendo pasar el producto por el tubo (6), cuyo volumen está calculado para que el tiempo de paso sea exactamente el fijado (tres-cuatro segundos).
Desde el tubo (6), el líquido pasa a la cámara de vacío (7). Esta cámara tiene un vacío correspondiente a una temperatura del producto a 80°C. El vacío es mantenido de forma constante por la bomba (8).
Cuando el producto entra en la cámara (7), su presión cae instantáneamente desde 4 kg/cm2 a 0,6 kg/cm=. Su temperatura bajará, por lo tanto, de 140 a 80°C. Simultáneamente, el vapor tomado en la inyección (5) es eliminado.
El contenido en sólidos del producto vuelve a ser e l mismo que tenía a la entrada a la planta. Al mismo tiempo, los gases incondensables son liberados.
Del fondo de la cámara de desaireación (7) y gracias a la bomba aséptica (9) sale el producto con destino al homogeneizador (10) también trabajando en condiciones asépticas. En este aparato, los glóbulos de grasa son finamente divididos y los aglomerados proteínicos formados durante el calentamiento son dispersados. De este modo se evita en gran medida la formación de sedimentos cremosos y proteínicos durante el almacenamiento del producto envasado.
La homogeneización se realiza en dos etapas a unas presiones de 150-250 kg/cm2. La esterilidad del producto es mantenida, ya que el aparato lleva cierres de vapor asépticos. Después de la homogeneización, el líquido es bombeado a la sección de enfriamiento (II), donde se le enfría a 20-25°C con agua de enfriamiento del precalentamiento. Esta agua suele estar a una temperatura de 12°C.
El producto pasa al tanque aséptico o al equipo de llenado aséptico. Es conveniente la inclusión en la línea de dicho tanque que hace de pulmón regulador: así, si se producen pequeñas paradas en la línea de envasado éstas no afectan al equipo de esterilización.
También se puede recurrir a una válvula que se encarga de desviar al tanque (1) los excesos de producto esterilizado que no puede admitir la llenadora aséptica.
Si la temperatura del líquido en el tubo de mantenimiento (6) no alcanza el valor prefijado de, por ejemplo. 138°C una señal lo transmite al panel y actúa una válvula de desviación que envía el producto a la sección de enfriamiento de un cambiador de placas, donde se enfría a 75°C antes de enviarlo al tanque (1). Tan pronto como se inicia el proceso de desviación del líquido, el homogeneizador (10) y la bomba se paran.
Caso de que se produzca una interrupción del suministro de producto, se puede volver a meter agua estéril, con objeto de no pierde la esterilidad en la línea.
La limpieza después de una jornada de producción se hace con la ayuda de las bombas dosifica-doras de sosa ácido de que va provista la instalación, junto con sistemas, controles y tuberías ya montadas a este propósito. El ciclo de soluciones de limpieza es el siguiente: agua de enjuague, sosa al 2 %, agua de enjuague, ácido al 1 % y agua de enjuague.
Una de las partes fundamentales de esta instalación es el inyector de vapor (esquema 45), que es donde se produce la subida instantánea de la temperatura de esterilización (135-140°C). Se observa la entrada superior del vapor y la inferior del producto que a través de unos canales pasan al cuerpo del inyector, donde se pro-duce su mezcla completa. El vapor se suministra a una presión de seis atmósferas. La condensación tiene lugar casi instantáneamente en condiciones de alta turbulencia evitando la precipitación de componentes de la leche.
Sección del inyector de vapor de la instalación de esterilización UHT, sistema directo (cortesía de Tetra Pak Iberia).
Fuente: Apuntes de Industrialización de productos lácteos de la UNIDEG
