Modelamiento matemático de un intercambiador de calor en el proceso de pasteurización de la leche

Abstract

La pasteurización es el tratamiento térmico que se aplica a los fluidos viscosos dentro de un intercambiador de calor, con la finalidad de eliminar bacterias adheridas en el producto. Este proceso debe manejarse en temperaturas constantes lo que implica la necesidad de utilizar un sistema de control que logre tal requerimiento mediante un modelamiento matemático el cual ayuda a encontrar el punto óptimo de pasteurización. Este Trabajo de Titulación se enfoca en la investigación bibliográfica de modelamiento matemático de un intercambiador de calor en el proceso de pasteurización, como referencia se toma el prototipo que se encuentra en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Estatal de Milagro (UNEMI). El intercambiador de calor de placas empacadas en el que se usan dos fluidos de estudio: agua y leche es extremadamente útil para pasteurizar con características específicas del producto e indicaciones de temperatura inicial (temperatura de la leche que es ingresado al tratamiento) y la temperatura obtenida del producto durante el proceso. Se encontró que como solución a la problemática es encontrar un modelo matemático que mediante el análisis de la ley de la termodinámica, ecuación balance de energía, fundamentos de transferencia de calor, ecuaciones de primeros principios, etc. Todos estos estudios se relacionaron bajo las condiciones de variables presentes del sistema con el objetivo de buscar modelos matemáticos que nos permita conocer el comportamiento del sistema. De acuerdo a nuestra investigación se encontraron diversos modelos que son empleados en diferentes procesos industriales como: leche, jugos de frutas, etc. Para cada proceso los métodos empleados son distintos, es importante destacar que la utilización de estos métodos ayuda a alargar la vida útil del producto y obtener una mejor calidad. También se determinó que existen variedad de intercambiadores de calor, pero el PHE de placas son utilizados por la manera de transferir los fluidos de atrás hacia adelante entre las placas debido a que posee mayor área de contacto lo cual aporta mayor área de trasmisión de calor.