Liquid distribution and falling film wetting in dairy evaporators

Distribución de líquidos y humectación de película descendente en evaporadores lácteos

La compañía Niro diseñó y construyó cinco evaporadores de leche casi idénticos para el sitio de producción de Fonterra en Clandeboye y cinco para la localidad de Edendale (ambas en Nueva Zelanda). Los tubos de los evaporadores de Clandeboye se ensuciaban con frecuencia, y ocasionalmente se obstruían, requiriendo aplicar agua a presión (water blasting) para limpiarlos.

Se observaron cantidades considerables de espuma indeseable de la leche en el segundo efecto de algunos evaporadores, lo cual se sabe está relacionado con el ensuciamiento (fouling) y paradas (shutdowns) tempranas. El ensuciamiento incrementaba la limpieza química y los tiempos muertos del evaporador. Se creía que los problemas estaban relacionados con el sistema de distribución de líquido en la cima de los tubos.

La distribución de líquido del evaporador ha sido objeto de una investigación relativamente mínima, aunque se ha mostrado que la eficiencia de la evaporación se reduce cuando hay un humedecimiento pobre. Algunos estimados de trabajos previos sobre las velocidades de flujo mínimas requeridas para obtener una película de caída completa al interior del tubo se encontraban disponibles.

Se realizaron varias tareas para evaluar el desempeño de los sistemas de distribución del líquido. Se hallaron las velocidades de humedecimiento de tres tipos de leche en un tubo de evaporador modelo bajo condiciones isotérmicas, de transferencia de calor y evaporación a 60ºC. Se realizaron numerosas mediciones de evaporadores en Clandeboye para analizar exhaustivamente su desempeño. Se calcularon los coeficientes globales de transferencia de calor y las velocidades de humedecimiento a través de los evaporadores.