Millores en un crioconcentrador per plaques de pel.licula descendent : dissenys de nous prototips per liquids industrials i residuals
Authors:   , Rodríguez Barraguer Vicenç 
Published: October 2023

One of the techniques for separating soluble solids in an aqueous solution, is for freezing of water that contains, which is known as cryoconcentration It relates to systems of crystallization of ice by layer (Flesland, 1995) because the principle is the same, although the model presented is significantly different, both in terms of geometry and the equipment that incorporates.
The experimental work, the basis of this thesis, has gone through two machines cryoconcentration, semi - industrial, known as first and second prototype, where have been developed tests with food liquids wine, orange juice and coffee; use of second products industrial liquids and liquids waste to reduce water and subsequent treatment of concentrated.
They have been expressly built, one after the other, as a result of the improvements that have been incorporated to watching trials and with the aim of achieving, in the second prototype,a cryoconcentrator of film descendant, semi-industrial, to between 35 and 40 l of liquid, more effective, in energy efficiency and make good concentrates.
Explains the key points of the machine, as for example, how to get a good liquid distribution to be focus and having a good evaporation - condensation in the entire cooling system.
Everything revolves to make concentrated quality, which can give added value to the food liquids, this method of descending film, with the application of the techniques of cold. In fact, intends to reveal that this method, based on physical principles, is better than classical distillation for heat, if you want to get concentrated rich in original content. In the preparation of fruit juices, it has the advantage of preserving their vitamins and flavors.
In a commercial orange juice 100% fruit juice got a 45% concentrate juice fruit rest water with trace amounts of 1% fruit juice without degradation of aromas. And in the category of coffee, was achieved in the process of concentrate, reduce it by up to 55% of concentrated coffee the rest water with trace amounts of 1% without losing the aromas and taste. It also wants to extend to industrial fluids as needed to focus. It is at this point, in the treatment of industrial and sewage waste, where it has insisted more than experimentation, by the good results obtained and as evidence that in many areas they have not finished making.
For the specific case of a multinational cosmetics, sample which was, went from having a content of dissolved solids, with cod = 27500 ppm, to a cod = 27 ppm water.
The last phase of this work wants to reflect experience with the experimentation carried out and that also serve to extrapolate and sizing designs of other models, based on the same technology. The technique is quite simple and innovative in its application; working at atmospheric pressure and temperatures that rarely move from - 5 ° C, providing a concentration more advantageous, and as an alternative to the classical distillation for heat.
A brief review of existing models, known by different names, which are used to make concentrated, to complete with an innovative model and energy saving considered of freeze concentration by plates of film descendant, through cold generation systems, which can be 'tailor-made' is made.
The work has a history of work and experimentation, made in the past six years, with the two real prototypes, which have been improving day by day, where all tests and experimental trials have been done. It does not leave out that one of the objectives is also to make a cold efficient to improving the COP and system with a view to incorporating in the industrial sector You can say contributions highlighted in this thesis are:
Resolution of the uniform distribution of liquid concentrate on cold plates.
Application of this process of concentration for industrial waste

Una de les tècniques per separar sòlids solubles d'una solució aquosa, és per congelació de l'aigua que conté, practica que es coneix com crioconcentració. Es relaciona amb sistemes de cristal.lització de gel per capa, Flesland,1995 perquè el principi és el mateix encara que el model que es presenta és significativament diferent, tant per la geometria com pels equips que incorpora. El treball experimental, fonament d'aquesta tesis, ha passat per dues màquines crioconcentradores semiindustrials, denominades primer i segon prototip on s'han desenvolupat proves amb líquids alimentaris, vi, suc de taronja i cafè; en líquids industrials, aprofitament de segons productes i en líquids residuals per reduir l'aigua i posterior tractament del concentrat. Han estat expressament construïdes, una després de l'altre, com conseqüència de les millores que s'han anat incorporant en veure els assajos i amb l'objectiu de aconseguir, en el segon prototip, un crioconcentrador per pel·lícula descendent, semi industrial per tractar entre 35 i 40 l de líquid, més eficaç, en rendiment energètic i en fer bons concentrats. S'expliquen els punts claus de la màquina, com per exemple com aconseguir un bon repartiment del fluid que es vol concentrar i que hagi una bona evaporació condensació en tot el sistema frigorífic. Tot gira a fer concentrats de qualitat, que pugin donar un valor afegit als líquids alimentaris, per aquest mètode de pel·lícula descendent, amb l'aplicació de les tècniques conegudes de fred. De fet es pretén revelar que aquest mètode, basat en principis físics, és millor que la destil·lació clàssica per calor, si es vol obtenir concentrats rics en els seus continguts originals. En l'elaboració de sucs de fruites, te l'avantatge de preservar els seus sabors i vitamines. En un suc de taronja comercial 100% suc fruita es va obtenir un concentrat del 45% suc fruita resta aigua amb traces de suc fruita del 1% sense degradació d'aromes. I en l'especialitat del cafè, es va aconseguir en el procés del concentrat, reduir-lo al 55% de cafè concentrat, resta aigua amb traces del 1% sense perdre els aromes ni el sabor. També es vol estendre'l als líquids industrials que es necessitin concentrar .És en aquest punt, del tractament de líquids industrials i residuals, on s'ha insistit més de l'experimentació, pels bons resultats obtinguts i per ser proves que en molts àmbits no s'han acabat de fer. Pel cas concret d'una multinacional de cosmètica, la mostra que es va tractar, va passar de tenir un DQO=27500 ppm, fins un aigua amb DQO=27 ppm. La darrera fase d'aquest treball vol reflectir l'experiència amb l'experimentació feta i que serveixi a més, per poder extrapolar i dimensionar dissenys d'altres models, basats en la mateixa tecnologia. Es treballa a pressió atmosfèrica i temperatures de -5ºC, oferint una concentració més avantatjosa i com alternativa a la destil·lació clàssica per calor. Es fa un breu repàs dels models existents, coneguts amb diferents nomenclatures, que s`utilitzen per fer concentrats, per completar amb un model innovador i d'estalvi energètic considerat, de crioconcentració per plaques de pel·lícula descendent, sistemes de generació de fred, que es poden fer a mida. El treball té un recorregut de feina i experimentació, fet en els darrers sis anys, amb els dos prototips reals, que s'han anat millorant dia a dia, on s'han fet totes les proves i assajos experimentals. No es deixa de banda que també un dels objectius és fer un sistema de fred eficient millorant el COP i amb vistes d'incorporar-lo al sector industrial. Es pot dir que les aportacions destacades en aquesta tesis són: Resolució de la distribució uniforme del líquid a concentrar en les plaques fredes. Aplicació d'aquest procés de concentració per a residus industrials

Una de las técnicas para separar los sólidos solubles de una solución acuosa, es por congelación del agua que contiene, práctica que se conoce como crioconcentració. Se relaciona con sistemas de cristalización de hielo por capa Flesland, 1995 porque el principio es el mismo, aunque el modelo que se presenta es significativamente diferente, tanto en términos de geometría como por el equipamiento que incorpora.
El trabajo experimental, la base de esta tesis, ha pasado por dos máquinas crioconcentradoras, semi-industriales, denominadas primer y segundo prototipo, donde se han desarrollado pruebas con líquidos alimentarios,vino, zumo de naranja y café; en líquidos industriales, aprovechamiento de segundos productos y en líquidos residuales para reducir el agua y posterior tratamiento de concentrado.
Han sido expresamente construidas, una después de la otra, como resultado de las mejoras que se han incorporado viendo los ensayos y con el objetivo de alcanzar, en el segundo prototipo, un crioconcentrador de película descendiente, semi-industrial, para tratar entre 35 y 40 l de líquido, más eficaz, en eficiencia energética y en hacer buenos concentrados.
Se explican los puntos clave de la máquina, como por ejemplo, cómo conseguir una buena distribución de líquido que se desea concentrar y que tenga una buena evaporación condensación en todo el sistema frigorífico.
Todo gira en hacer concentrados de calidad, que puedan dar un valor añadido a los líquidos alimentarios, por este método de película descendiente, con la aplicación de las técnicas conocidas de frío. De hecho, se pretende revelar que este método, basado en principios físicos, es mejor que la clásica destilación por calor, si se quiere obtener concentrados ricos en sus contenidos originales. En la elaboración de zumos de frutas, tiene la ventaja de preservar sus vitaminas y sabores. En un zumo de naranja comercial 100% zumo de fruta se consiguió un concentrado del 45% zumo de fruta resto agua con trazas de zumo de fruta del 1% sin degradación de aromas. Y en la categoría de café se consiguió en el proceso de concentrado, reducirlo hasta el 55% de café concentrado resto agua con trazas del 1% sin perder los aromas ni el sabor.
También se quiere extender a fluidos industriales que se necesiten concentrar. Es en este punto, del tratamiento de residuos industriales y residuales, donde se ha insistido más de la experimentación, por los buenos resultados obtenidos y por ser pruebas que en muchas ámbitos no se han acabado de hacer.
Para el caso específico de una multinacional cosmética, la muestra que se trató, pasó de tener un DQO = 27500 ppm, hasta un agua con DQO = 27 ppm, La última fase de este trabajo quiere reflejar la experiencia con la experimentación realizada y que sirva además, para poder extrapolar y dimensionar diseños de otros modelos, basados en la misma tecnología. Se trabaja a presión atmosférica y temperaturas de -5 º C, ofreciendo una concentración más ventajosa, y como alternativa a la clásica destilación por calor.
Se hace una breve revisión de los modelos existentes, conocidos con diferentes nomenclaturas, que se utilizan para hacer concentrados, para completar con un modelo innovador y de ahorro energético considerado, de crioconcentración por placas de película descendiente, mediante sistemas de generación de frío, que se pueden hacer a medida.
El trabajo tiene una trayectoria de trabajo y experimentación, hecho en los últimos seis años, con los dos prototipos reales, que han ido mejorando día a día, donde se han hecho todas las pruebas y ensayos experimentales.
No se deja de lado que también uno de los objetivos es hacer un sistema de frío eficiente mejorando el COP y con miras a incorporar en el sector industrial. Se puede decir que las contribuciones destacadas en esta tesis son:
Resolución de la distribución uniforme del líquido concentrado en las placas frías.
Aplicación de este proceso de concentración para residuos industriales