Diseño de un sistema de ultrapasteurización (UHT) para leche, y de su sistema de control de temperaturas

Abstract

[ES] La leche es un producto básico en la alimentación de los seres humanos especialmente, en los recién nacidos debido a sus cualidades nutricionales que cubren las necesidades básicas aportando los tres nutrientes principales como son los hidratos de carbono, las proteínas y las grasas además de minerales y vitaminas. Debido a su composición química, es un medio perfecto para el crecimiento de una gran variedad de microorganismos patógenos para la salud por lo que es necesario realizar un tratamiento térmico con el objetivo de eliminarlos. En el presente trabajo se ha diseñado un sistema de tratamiento térmico para esterilización de la leche de tipo ultrapasteurización (UHT). Como parte del diseño del sistema UHT se han dimensionado los diferentes equipos que lo componen: un sistema de intercambiadores, un homogeneizador y un tubo de retención. Además, se ha realizado el diseño de un sistema de control de temperaturas. En este caso se ha considerado un sistema de control por realimentación convencional (Feeback control) en el que se estudia la posibilidad de añadir un Predictor de Smith para mejorar la respuesta del sistema tanto en modo servo como en modo regulador.

[EN] Milk is a basic product in the diet of human beings especially in newborns due to its nutritional qualities that cover the basic needs providing the three main nutrients such as carbohydrates, proteins and fats as well as minerals and vitamins. Due to its chemical composition, it is a perfect medium for the growth of a wide variety of pathogenic microorganisms, which is why it is necessary to carry out a heat treatment in order to eliminate them. In this work, a heat treatment system for ultrapasteurization (UHT) of milk has been designed. As a part of the design of the UHT system, the different equipments have been sized: a system of heat exchangers, a homogeneizer and a holding tube. In addition, the design of the temperature control system has been carried out. In this case a conventional feeback control system has been cosidered. In addition, the option of using a Smith’s Predictor in order to improve the dynamical responde of the system in both, servo and regulator modes, has been studied.

[CA] La llet és un element bàsic en la dieta dels éssers humans especialment en els nounats a causa de les seues qualitats nutricionals que cobreixen les necessitats bàsiques aportant els tres nutrients principals com els hidrats de carboni, les proteïnes i els greixos a més de minerals i vitamines. A causa de la seua composició química, és un mitjà perfecte per al creixement d’una gran varietat de microorganismes patògens per a la salut per la qual cosa és necessari realitzar un tractament tèrmic amb l’objectiu d’eliminar-los. En el present treball s’ha dissenyat un sistema de tractament tèrmic per a la esterilització de la llet de tipus ultrapasteurització (UHT). Com a part del disseny del sistema UHT s’han dimensionat els diferents equips que el componen: un sistema de bescanviadors, un homogeneïtzador i un tub de retenció. A més, s’ha realitzat el disseny d’un sistema de control de temperatures. En quest cas s’ha considerat un sistema de control per realimentació convencional (Feedback control) on s’estudia la possibilitat d’afegir un Predictor de Smith per a millorar la resposta del sistema tant en manera servo com en manera reguladora.