Esta instalación de torre de atomización en Arla Foods constituye un ejemplo moderno de la torre MSD de GEA.
Encontrar una forma mejor de secar
El secado por atomización es, en esencia, un método para transformar un concentrado líquido en polvo. El secador pulveriza el líquido en finas gotas. A continuación, el aire caliente elimina la humedad a medida que las partículas atraviesan una cámara de secado.
En la década de los años setenta, era habitual el secado en dos etapas: primero se realizaba el secado en la cámara y, a continuación, el secado final en un lecho fluidizado independiente —una unidad situada fuera de la cámara en la que el aire caliente fluye hacia arriba a través del polvo, manteniendo las partículas en suspensión y eliminando más humedad—.
Sin embargo, algunos productos pusieron de manifiesto un punto débil de este enfoque. Especialmente en el caso de los preparados para lactantes, los ingredientes lácteos y los polvos nutricionales, las partículas húmedas podrían adherirse a las paredes de la cámara, formar depósitos y obligar a realizar paradas de producción más frecuentes para la limpieza.
Al mismo tiempo, surgió una nueva tecnología en EE.UU. Permitía tratar productos que la tecnología de secado por atomización ya consolidada tenía dificultades para procesar, o que incluso resultaban imposibles de procesar, al tiempo que producía productos en polvos que se disolvían con mayor facilidad y presentaban un mejor flujo. Los informes de aquella época señalan que esta tecnología constituía una seria amenaza competitiva.
La empresa danesa A/S NIRO ATOMIZER, líder mundial en secado por atomización en aquel momento y ahora parte de GEA, vio el reto como una oportunidad. En lugar de defender su tecnología existente, NIRO se propuso hacer que el secado por atomización funcionara con productos más difíciles.
«Introducir el producto en una torre de atomización no es lo más difícil», afirma Martin Skanderby, director global de integración de proyectos de polvo lácteo, GEA. «El secreto está en volver a extraerlo con las características adecuadas».
La idea que sus ingenieros documentaron en 1976 se convertiría en la torre multietapa MSD.
La solución de MSD
Los ingenieros de NIRO modificaron el lugar donde se llevaba a cabo el secado. Integraron un lecho fluidizado en la cámara y añadieron otra etapa de lecho fluidizado, lo que permitió que una mayor parte del proceso se llevara a cabo fuera de la zona de pulverización. Al mismo tiempo, modificaron los patrones de flujo de aire. Este principio de varias etapas permitió que el proceso procesara productos más difíciles y, al mismo tiempo, mejoró las características del polvo resultante.
En aplicaciones como la leche en polvo instantánea y los preparados para lactantes, esta tecnología permitía obtener polvos que se mezclaban y se disolvían en el líquido con mayor facilidad. La idea fundamental es sencilla. La torre MSD no sustituye el secado por atomización. Modifica la forma en que se distribuye el secado a lo largo del proceso de producción para obtener el producto requerido de manera más eficaz.
Esta ilustración antigua de una torre de atomización NIRO muestra el funcionamiento básico de la máquina: el líquido se pulveriza en el interior de una cámara, donde se seca rápidamente.
De la idea a la industria
Llevó tiempo convertir el concepto en una propuesta industrial viable. En 1982, la empresa láctea francesa Isigny Sainte-Mère adquirió la primera MSD NIRO, seis años después de que NIRO documentara la idea.
A medida que más sistemas entraron en producción y demostraron lo que se lograba con el secado en varias etapas, su adopción se aceleró a partir de finales de la década de los años ochenta. Los ingenieros fueron más allá de resolver su problema inicial de procesado y empezaron a demostrar el valor del concepto en una gama más amplia de aplicaciones.
Cuando GEA adquirió NIRO A/S, también se hizo con la tecnología de secado por atomización y los conocimientos técnicos que la sustentan. El desarrollo de las MSD prosiguió, basándose en el principio original y aprovechando la experiencia acumulada a lo largo de sucesivas generaciones en cuanto a ingeniería y aplicaciones.
La influencia del secado en varias etapas se hizo más evidente a medida que la competencia desarrollaba secadores basados en el mismo principio. Lo que había comenzado como la respuesta de NIRO ATOMIZER a una amenaza de la competencia se estaba convirtiendo en un método consolidado para el secado por atomización en varias etapas y en una plataforma que GEA podría seguir desarrollando.
Una idea que no dejaba de evolucionar
Un ingeniero de los primeros años de la MSD seguiría reconociendo la geometría de una cámara de secado moderna y comprendería el principio en el que se basa. Sin embargo, los mecanismos que rodean ese concepto tan conocido narran una historia de desarrollo continuo.
La dispersión atmosférica es un ejemplo. Las mejoras en la dispersión del aire —es decir, la forma en que el aire caliente entra en el secador— han contribuido a reducir los depósitos y, por lo tanto, a incrementar la eficiencia. El funcionamiento higiénico, la automatización y el control de procesos también evolucionaron a medida que cambiaban las exigencias de producción. Los sistemas modernos permiten un funcionamiento ininterrumpido 24/7, mientras que los avances en aglomeración y granulación —el proceso de formar partículas de polvo más grandes y porosas— ofrecen nuevas formas de influir en las características del producto en polvo.
Las herramientas digitales, como GEA OptiPartner, facilitan ahora la optimización continua de los procesos, utilizando datos de proceso en tiempo real para ayudar a mantener la producción en condiciones óptimas. Las herramientas de las que disponemos hoy en día habrían resultado inimaginables para los ingenieros de 1976, pero el objetivo les habría resultado familiar: comprender el proceso y utilizar ese conocimiento para mejorar el rendimiento.
El secado por atomización requiere una cantidad considerable de energía, por lo que la eficiencia es fundamental a lo largo de toda la vida útil de la planta. En las aplicaciones pertinentes, la torre MSD puede funcionar a temperaturas de salida más bajas, lo que significa que se produce una mayor parte del secado en los lechos fluidizados, en lugar de en la propia cámara de secado. La recuperación de calor y una optimización más amplia de los procesos ofrecen nuevas oportunidades. GEA AddCool se basa en este enfoque y utiliza tecnología de bombas de calor a alta temperatura para recuperar y reutilizar el calor residual, lo que contribuye a reducir el consumo energético y la dependencia de combustibles fósiles.
50 años de MSD
1976
NIRO documenta el concepto original de las MSD.
1982
Se vende la primera MSD NIRO a Isigny Sainte-Mère, Francia.
Finales de la década de 1980
Su implantación se acelera a medida que el secado en varias etapas demuestra su eficacia en la producción.
Principios de la década de 2000
Los desarrollos en cuanto a dispersión del aire reducen aún más los depósitos y mejoran la eficiencia.
Hoy
El principio original sigue evolucionando gracias a los avances en higiene, producción continua, automatización, aglomeración y optimización digital de procesos.
Cincuenta años de aprendizaje
La experiencia adquirida en las plantas en funcionamiento ha marcado gran parte del desarrollo de las MSD. Cada instalación tiene sus propias limitaciones, y resolver un cuello de botella puede poner de manifiesto otro. Esos retos indican a los ingenieros de GEA en qué aspectos deben mejorar el proceso.
El aprendizaje es recíproco. GEA aporta su experiencia en distintos productos, aplicaciones e instalaciones, mientras que los clientes conocen al detalle el funcionamiento de sus propias plantas. Juntas, estas perspectivas pueden revelar oportunidades para reducir los depósitos, prolongar los periodos de producción o mejorar el control.
La experiencia acumulada también implica saber cuándo no recomendar la MSD. Los distintos productos, capacidades y condiciones de funcionamiento pueden requerir otra tecnología, y a veces basta con una solución más sencilla.
Esa experiencia va ahora más allá del secador. Gracias a la combinación de su experiencia en procesos y servicios auxiliares, GEA puede optimizar el secador como parte de la línea de producción completa. Se trata tanto de elegir y aplicar la tecnología adecuada como de seguir desarrollándola.
Al principio de la historia de la MSD, los miembros del equipo dibujaban los planos a mano.
De una generación de ingenieros a la siguiente
La continuidad en la historia de la MSD es tanto humana como técnica. Algunos miembros del equipo actual de GEA comenzaron su carrera junto a los ingenieros que habían desarrollado la MSD original. Recuerdan a aquellas personas que creían firmemente en lo que habían creado y que se esforzaron por convencer a los demás de que la idea era acertada.
Su confianza resultó tener una base sólida. El enfoque que defendieron se consolidó en la producción industrial y siguió encontrando nuevas aplicaciones mucho después de que concluyeran sus primeros trabajos.
Las MSD originales marcan el comienzo de esta historia, no su final. Las herramientas han cambiado radicalmente desde 1976, pero el instinto sigue siendo el mismo: comprender el problema, aplicar los conocimientos de ingeniería y seguir mejorando.
