Ciencia y Educación
(L-ISSN: 2790-8402 E-ISSN: 2707-3378)
Vol. 6 No. 10.2
Edición Especial IV 2025
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IMPACTO DE LA EVAPORACIÓN EN LA CALIDAD DE PRODUCTOS FINALES: UN
ENFOQUE EN LA INDUSTRIA QUÍMICA
IMPACT OF EVAPORATION ON THE QUALITY OF FINAL PRODUCTS: A FOCUS ON
THE CHEMICAL INDUSTRY
Autores: ¹Tanya Alexandra Carchi Tandazo, ²Lenny Alexia Maldonado Delgado, ³Jonathan
Josue Echeverria Gia y
4
Genesis Alexa Zegarra Cabrera.
¹ORCID ID: https://orcid.org/0000-0001-6310-4446
²ORCID ID: https://orcid.org/0009-0006-9371-0969
3
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0009-1935-4849
4
ORCID ID: https://orcid.org/0009-0004-6585-1233
¹E-mail de contacto: tacarchi@utmachala.edu.ec
²E-mail de contacto: lmaldond9@utmachala.edu.ec
³E-mail de contacto: jecheverr7@utmachala.edu.ec
4
E-mail de contacto: gzegarra2@utmachala.edu.ec
Afiliación:
1*2*3*4*
Universidad Técnica de Machala, (Ecuador).
Artículo recibido: 26 de Octubre del 2025
Artículo revisado: 27 de Octubre del 2025
Artículo aprobado: 29 de Octubre del 2025
¹Ingeniera Química graduada en la Universidad Técnica de Machala, (Ecuador). Máster Universitario en Ingeniería Química graduada en
la Universidad de Valencia, (España). Docente de la Facultad de Ciencias Químicas y de la Salud de la Universidad Técnica de Machala,
(Ecuador).
²Estudiante de Séptimo Semestre de la Carrera de Ingeniería Química, Universidad Técnica de Machala, (Ecuador).
³Estudiante de Séptimo Semestre de la Carrera de Ingeniería Química, Universidad Técnica de Machala, (Ecuador).
4
Estudiante de Séptimo Semestre de la Carrera de Ingeniería Química, Universidad Técnica de Machala, (Ecuador).
Resumen
La evaporación influye de manera decisiva en
la eficiencia de los procesos industriales y en la
calidad final de los productos, especialmente en
las industrias química y alimentaria. Esta
investigación recopiló y analizó evidencia
científica sobre los distintos tipos de
evaporadores efecto simple, efecto múltiple,
con recomprensión térmica (TVR) y
recomprensión mecánica (MVR); evaluando su
eficiencia térmica, economía de vapor y efecto
sobre parámetros fisicoquímicos del producto.
Se compararon procesos y requerimientos de
ambas industrias, considerando variables como
la transferencia de calor, la viscosidad, el
tiempo de residencia, la volatilidad relativa y la
sensibilidad térmica del producto. Los
resultados indican que la industria alimentaria
utiliza más intensamente la evaporación para
preservar características sensoriales, mientras
que la industria química prioriza la
recuperación de productos y la eficiencia
energética. Se evidenció que la selección del
tipo de evaporador, así como el control de
parámetros críticos, son determinantes para
garantizar un procesamiento sostenible sin
comprometer la calidad. Este análisis permite
entender el impacto integral de la evaporación
desde una visión multidisciplinar, apoyando la
toma de decisiones en diseño de procesos
industriales.
Palabras clave: Evaporación, Eficiencia
térmica, Calidad del producto, Industria
química.
Abstract
Evaporation decisively influences the
efficiency of industrial processes and the final
quality of products, especially in the chemical
and food industries. This research compiled
and analyzed scientific evidence on different
types of evaporators single-effect, multiple-
effect, thermal recompression (TVR), and
mechanical recompression (MVR) evaluating
their thermal efficiency, steam economy, and
effect on product physicochemical parameters.
Processes and requirements from both
industries were compared, considering
variables such as heat transfer, viscosity,
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residence time, relative volatility, and the
product's thermal sensitivity. The results
indicate that the food industry uses evaporation
more intensively to preserve sensory
characteristics, while the chemical industry
prioritizes product recovery and energy
efficiency. It was evident that the selection of
the evaporator type, as well as the control of
critical parameters, are decisive in ensuring
sustainable processing without compromising
quality. This analysis allows us to understand
the comprehensive impact of evaporation from
a multidisciplinary perspective, supporting
decision-making in the design of industrial
processes.
Keywords: Evaporation, Thermal
efficiency, Product quality, Chemical
industry.
Sumário
A evaporação influencia decisivamente a
eficiência dos processos industriais e a
qualidade final dos produtos, especialmente nas
indústrias química e alimentícia. Esta pesquisa
compilou e analisou evidências científicas sobre
diferentes tipos de evaporadores — efeito
único, efeito múltiplo, recompressão térmica
(TVR) e recompressão mecânica (MVR) —
avaliando sua eficiência térmica, economia de
vapor e efeito nos parâmetros físico-químicos
do produto. Processos e requisitos de ambas as
indústrias foram comparados, considerando
variáveis como transferência de calor,
viscosidade, tempo de residência, volatilidade
relativa e sensibilidade térmica do produto. Os
resultados indicam que a indústria alimentícia
utiliza a evaporação de forma mais intensiva
para preservar as características sensoriais,
enquanto a indústria química prioriza a
recuperação do produto e a eficiência
energética. Ficou evidente que a seleção do tipo
de evaporador, bem como o controle de
parâmetros críticos, são decisivos para garantir
um processamento sustentável sem
comprometer a qualidade.
Palavras-chave: Evaporação, Eficiência
térmica, Qualidade do produto, Indústria
química.
Introducción
En la industria química y alimentaria, es
primordial la elaboración de productos que
abarca desde alimentos y medicamentos hasta
combustibles y plásticos, esto gracias a su
interdisciplinariedad para el diseño, desarrollo y
operaciones unitarias que buscan la
transformación de materias primas en productos
finales con valor agregado manteniendo costos
operativos reducidos y disminución del impacto
ambiental (Carchi et al., 2024). Unas de las
operaciones unitarias más utilizadas en la
industria química es la evaporación, la cual
define que mediante la adición de una fuente de
calor a temperaturas que oscilan a la
temperatura de ebullición a una solución líquida
con el propósito de separar el disolvente, el cual
normalmente es agua o algún compuesto
orgánico, y generando un vapor que contiene
los componentes más volátiles de la misma
(Bonilla et al., 2019). Esta técnica se ha
implementado de múltiples industrias, con
especial énfasis en la concentración de
sustancias, para el campo de la alimentación
algunos ejemplos que menciona el autor son a
partir de soluciones acuosas de azúcar o
productos más industrializados tales como los
jugos de frutas, y para la industria química hace
referencia para la obtención de hidróxido de
sodio, esencial para la fabricación de diversos
productos (Aurelio et al., 2008).
Su importancia tecnológica alimentaria radica
en su relevante aplicación en múltiples procesos
que requieren la transmisión de calor,
permitiendo así la destrucción de
microorganismos patógenos mediante la
reducción de la actividad de agua sin perjudicar
las propiedades organolépticas de los alimentos
y su valor nutritivo (Rodriguez, 2008).
Permitiendo así que los productos generados y
comercializados conserven mayor tiempo de
vida útil y se encuentren presentes en los
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anaqueles (Barbosa et al., 2000). No obstante,
mediante esta operación existe el riesgo de la
pérdida de compuestos volátiles, degradación
de nutrientes termo-sensibles, alteraciones de
pH y cambios en el perfil sensorial; que, en el
caso de los jugos concentrados, reduce el flavor
del mismo; a comparación de la leche o el licor
de cocoa, para el cual es necesario la pérdida de
los compuestos volátiles indeseables para la
mejora de la calidad del producto (Fellows,
2017). La integración térmica es otro aspecto
que destaca a la evaporación, puesto que,
durante la evaporación del solvente, la densidad
y la viscosidad son directamente proporcionales
con el contenido de sólidos, provocando que
llegue a un punto de saturación la solución y se
obtenga como resultado una incorrecta
transferencia de calor (García et al., 2011), sin
embargo, el consumo de energía es una de las
mayores restricciones que tiene este proceso, se
han propuesto soluciones para una disminución
del mismo mediante la creación de un diseño
basado en el uso de evaporadores de múltiples
efectos, con termocompresores o que previo al
ingreso de la alimentación al evaporador, se lo
precaliente (Díaz et al., 2013), además, se
plantea con la posibilidad de la utilización del
vapor generado por la operación como una
fuente de calentamiento continua para el resto
del proceso (Higa et al., 2009).
La integración térmica se encuentra en la
mayoría de los procesos químicos utilizados en
las industrias, tales como enfriamiento,
condensación, entre otros, es por ello que a
través del punto de vista económico, este
parámetro abarca una importancia significativa,
es por ello que en las nuevas investigaciones
enfocadas en la ingeniería moderna, los
aspectos más importantes son la energía y
medio ambiente, esto mediante la búsqueda de
recursos energéticos no convencionales que
permitan preservar los recursos naturales
existentes (Kulkarni, 2015). La severidad del
impacto en la calidad final del producto, es
dependiente de un sinnúmero de variables
incluyendo la temperatura, la presión, el tiempo
de residencia, el tipo de evaporador, las
características del alimento y la estrategia del
procesamiento (Forero Longas & Vélez Pasos,
2013), es por ello que en la siguiente
investigación a través de una redacción literaria
y bibliográfica, se analizarán los tipos de
evaporadores utilizados en la industria química
y alimentaria, con el fin de verificar las
condiciones de impacto en la calidad de los
productos, basándonos en un enfoque de
parámetros fisicoquímicos, composición
nutricional, diseño de equipos, economía de la
evaporación, reducción en el consumo de
energía y tecnologías aplicables a la industria.
Materiales y Métodos
El documento propone una revisión narrativa
integradora dentro del marco de la evaporación
haciendo hincapié de la importancia de esta
operación unitaria en la industria química y
alimentaria. Por ende, se llevó a cabo la
recolección, procesamiento, análisis y
unificación de diversas fuentes de información
actuales de relevancia de hasta 10 años y
antiguas de acuerdo a su significancia,
provenientes de bases de datos científicas
(SciELO, ScienceDirect, SpringerLink,
Redalyc, Scopus, Elservier, ResearchGate) y
repositorios de algunas universidades de
Ecuador, Bolivia, Colombia y Venezuela. Con
los datos recopilados, se debe llevar a cabo una
comparación cualitativa y cuantitativa entre el
uso de los evaporadores en la industria química
versus en la industria alimentaria, identificando
sus principales usos.
Resultados y Discusión
Por definición, se hace énfasis que la
evaporación se produce a través de la
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vaporización del solvente volátil para el
incremento de la concentración de componentes
esencialmente no volátiles en una solución o
suspensión; la vaporización por ebullición
permite diferenciar las operaciones unitarias de
evaporación y deshidratación; mientras que la
naturaleza de los componentes no volátiles
marca la diferencia entre la evaporación y la
destilación (Berk, 2009). En la Industria
papelera (papel Kraft), esta operación se utiliza
a menudo para la recuperación de sustancias
químicas valiosas y no volátiles, en particular
en el proceso de pulpa Kraft, el cual su
procedimiento consiste en la evaporación del
agua que se encuentra en el líquido de cocción
usado, también denominado licor negro,
buscando concentrar los sólidos. Para los
productos químicos inorgánicos, al ya ser
sometidos al concentrado, pueden refinarse para
su reutilización para su nuevamente ingreso a la
cadena (Hackett, 2018). En la industria
alimentaria existen principales objetivos de
evaporación (Berk, 2018; Ortolá et al., 2018)
los cuales son:
➢ Reducción de masa y volumen, y como
resultado obtener menores cosos de
empaquetado, transportación y
almacenamiento.
➢ Reducción de la actividad del agua de los
productos en busca de su preservación. A
pesar de ello, la tasa de deterioro químico
se incrementa a medida que aumenta la
concentración, por ejemplo, en la
concentración de jugos; que, aunque se
vuelvan más resistentes a la deterioración
microbiana que en su concentración
simple, tiene mayor tendencia a
oscurecerse con mayor rapidez.
➢ Preparación para tratamientos posteriores,
entre ellos la cristalización (azúcar), la
precipitación (pectina), la formación
(caramelos), deshidratación (leche, suero
de leche).
➢ Obtención de una consistencia deseada y
que esté dentro de los parámetros indicados
por normativas (mermeladas y jaleas,
concentrados de tomate, kétchup).
La evaporación puede emplearse como un paso
inicial en la elaboración de un producto seco si
el concentrado líquido es sometido
posteriormente a un proceso de secado, en
particular, el secado por aspersión. La unión de
la evaporación con el secado de aspersión ha
demostrado ser económicamente ventajosa ya
que la evaporación de alta eficiencia tiene un
costo considerablemente menor que el proceso
de secado y otros tipos de eliminación del agua
(Smith, 2011). La evaporación puede realizarse
a cabo tanto como un proceso continuo como
descontinuo (Hackett, 2018), todo depende de
la industria y el tipo de evaporador que se
emplee. Todos los evaporadores constan de dos
secciones básicas: Una sección de
calentamiento, denominada como cámara de
vapor y una sección de separación de
vapor/líquido. Estas secciones pueden estar
ubicadas dentro de un mismo cuerpo, o la
sección de calentamiento puede ser externa al
recipiente. Los evaporadores pueden estar
compuestos de uno o más efectos, donde un
efecto se define como uno o más cuerpos que
operan a la misma temperatura de ebullición
(Hackett, 2018).
Figura 1. Evaporador de efecto simple
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En la Figura 1, se muestra un sistema de
evaporación simple de efecto único, que incluye
un cuerpo de evaporador con una sección de
calentamiento interna, un separador de
vapor/líquido, un condensador enfriado por
agua con pata barométrica y un sistema de vacío
con eyector de vapor. Por lo general, los
evaporadores se clasifican en función de su tasa
de evaporación, es decir, la cantidad de agua
que evaporan por hora (por ejemplo, kg/h,
ton/h). Los balances de masas que se pueden
deducir a partir de las corrientes del evaporador
de efecto simple se observan en la Figura 2.
Figura 2. Balance de materia de un
Evaporador de Efecto simple.
Por otra parte, en la Ec. 1 y Ec. 2 se indican los
caudales másicos de alimentación (Mf),
producto (Mp), vapor (Mv), vapor (Ms) y
condensado (Mc), todos en unidades de kg/hr o
ton/hr.
Trazar un volumen de control alrededor del
evaporador permite realizar un balance
energético del sistema (Ec. 3), en el que h es la
entalpía de las respectivas corrientes, en kJ/mol.
El balance energético supone que no se realiza
ningún trabajo en el sistema (W = 0 watt) y que
la pérdida de calor es despreciable (Q = 0 kJ).
En aplicaciones reales, la pérdida de calor suele
estimarse en un 2% de la energía de vapor
aportada a cada efecto (Heldman & Lund,
2006). La concentración de producto, donde Xf
y Xp son las fracciones másicas de las
corrientes respectivas, puede calcularse a partir
de Ec. 4.
El calor latente del vapor saturado impulsa la
evaporación del agua y, dependiendo de la
temperatura inicial de alimentación, también
puede utilizarse para elevar la temperatura de
ebullición, esto se observa en Ec. 5 y Ec. 6.
Calor suministrado por el vapor = calor sensible
+ calor latente de vaporización.
Donde Cp (J·kg-1·°C-1) es la capacidad
calorífica específica del licor de alimentación,
(J·kg–1) como el calor latente del vapor
condensado y
(J·kg-1) como el calor latente
de agua vaporizada. En la práctica, el vapor
contiene pequeñas cantidades de sólidos,
transportado por el líquido hirviendo, dándonos
así un balance de energía evidenciado en Ec. 7.
Donde
son entalpías
específicas (J·kg-1) del alimento, vapor vivo
(steam), vapor condensado, concentrado y
vapor del solvente y
como tasa de pérdida de
calor (W) (Berk, 2009). En la mayor parte de un
Ec. 1
Ec. 2
Ec. 4
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proceso de evaporación, la velocidad de
transferencia de calor es el factor determinante
y la velocidad de transferencia de masa sólo
adquiere importancia cuando el licor se
concentra en gran medida. En teoría, la
evaporación de 1 kg de agua requiere algo más
de 1 kg de vapor, ya que el calor latente de
vaporización disminuye al aumentar la presión
(Saravacos y Kostaropoulos, 2016). A medida
que el calor latente del vapor se transfiere a la
alimentación, parte del calor eleva la
temperatura inicial de la alimentación hasta el
punto de ebullición y el calor latente restante
evapora el agua. Por lo tanto, la economía de
vapor siempre será inferior a uno (Hackett,
2018). Sin embargo, una de las principales
desventajas identificadas es el alto consumo
energético, ya que cada kilogramo de vapor
generado requiere una cantidad considerable de
energía térmica. Además, el tiempo prolongado
de exposición al calor puede producir una
pérdida significativa de compuestos
termosensibles como vitaminas, pigmentos
naturales y compuestos aromáticos, afectando
negativamente la calidad del producto final
(Fellows, 2017).
En alimentos como la leche evaporada o jugos
concentrados, esta pérdida impacta tanto en el
perfil sensorial como en el valor nutricional, así
como en operaciones por lotes de productos
químicos. En términos operativos, este sistema
requiere cerca de 1.1 a 1.3 kg de vapor por cada
kg de agua evaporada, lo cual es elevado
comparado con tecnologías más modernas
(Fleer et al., 2021). Los evaporadores de efecto
múltiple representan una alternativa eficiente
desde el punto de vista energético. Estos
utilizan el vapor generado en un efecto como
fuente de calor para el siguiente, reduciendo el
consumo global de vapor. El número de efectos
influye directamente en la eficiencia térmica,
siendo la economía de la evaporación uno de los
parámetros más evaluado. Este tipo de
configuración puede reducir el consumo de
energía hasta en un 50–70 % en comparación
con un evaporador de efecto simple (McCabe et
al., 2005). El evaporador de efecto múltiple
puede operar en diferentes modos gracias a su
disposición del flujo de alimentación, es decir,
flujo de alimentación en paralelo, flujo de
alimentación en contracorriente (Figura 3),
flujo de alimentación mixto y flujo de
alimentación paralela, además el vapor de
calentamiento es otro de los factores a tener en
consideración en la operación múltiple de
evaporación. Son varios aspectos que permiten
la elección de un modo de flujo, entre ellos está
la concentración en cada efecto, la viscosidad
del líquido y la sensibilidad térmica del
producto (Berk, 2009).
Figura 3. Evaporador de efecto múltiple (4
efectos) con alimentación a contracorriente
Los balances de masa considerando los
diferentes volúmenes de control para el
conjunto de evaporadores y considerando un
sistema de alimentación inverso (Figura 3) se
expresan en Ec. 8 y Ec. 9.
Los números I, II y III identifican los efectos a
los que se refieren las respectivas corrientes
(Figura 3). Los balances de energía aplicados a
los diferentes efectos, de acuerdo con las
Ec. 8
Ec. 9
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consideraciones de cada efecto, se expresan en
Ec. 10, Ec. 11 y Ec. 12 (Tadini et al., 2015).
Donde
es la entalpía de vaporzación del
disolvente sobre la solución (J·kg-1),
la
entalpía del vapor de calentamiento (J·kg-1),
como la entalpía de vaporización del
solvente (J·kg-1), C es el calor específico (J·kg-
1·°C-1) y T la temperatura (°C). El balance
energético simplificado expresado muestra que
la condensación del vapor saturado suministra
la energía necesaria para calentar la
alimentación y evaporar el disolvente. El
proceso de transferencia de calor puede ser
expresada de la siguiente forma (Ec. 13).
Donde U es el coeficiente global de
transferencia de calor (W·m-2·K-1), A es el
área de transferencia de calor (m2), y ΔT es la
diferencia de temperatura entre las corrientes, es
decir, entre el vapor de calentamiento y la
solución (°C). La Tabla 1 hace referencia a la
economía de vapor que aumenta
constantemente en los evaporadores de efectos
múltiples a medida que aumenta el número de
efectos.
Tabla 1. Comparación de las economías de
vapor de los evaporadores de efectos múltiples,
TVR y MVR
Tipo de Evaporador
Economía de vapor (kg
agua/ kg de vapor)
Efecto Simple
0.90 – 0.98
Efecto Doble
1.7 – 2.0
Efecto Triple
2.4 – 2.8
Seis Efectos
4.6 – 4.9
Tripe Efecto con TVR
4 – 8
Efecto Simple con MVR
10 – 30
Fuente: Hackett (2018).
La adición de un termocompresor a un sistema
de tres efectos puede duplicar aproximadamente
la economía, pero esta palidece en comparación
con la economía potencial del vapor y los
compresores mecánicos están limitados
económicamente a relaciones de compresión, lo
que produce un aumento de temperatura de 5 –
20°C. Y el potencial para aumentar la economía
de vapor añadiendo efectos con TVR y MVR
puede verse limitado por las propiedades
térmicas y reológicas del líquido que se está
concentrando (Hackett, 2018). En la Tabla 2, se
indica los sectores donde más se aplican los
evaporadores en las industrias mencionadas
previamente.
Tabla 2. Tipos de evaporadores y los sectores
donde se aplican con mayor frecuencia
Tipo de
evaporador
Industria Química
Industria Alimentaria
Efecto Simple
Reactivos por lotes
Jugos, leche,
mermeladas
Efecto Triple
Licor negro, ácidos
inorgánicos
Concentrados,
néctares, concentrado
de tomate
Triple Efecto con
TVR
Efluentes
industriales
Jarabes, caramelos
MVR
Glicerina, solventes,
Tratamiento de
aguas residuales
Extractos vegetales,
fórmulas UHT
Fuente: Adaptación de Heldman et al. (2006),
Li et al. (2022), Smith (2011).
La información presentada en la Tabla 3
corresponde a una síntesis comparativa de los
parámetros cualitativos y cuantitativos
encontrados en los estudios revisados durante la
investigación (Berk, 2009; Díaz et al., 2013;
Ec. 10
Ec. 11
Ec. 12
Ec. 13
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Fellows, 2017; Hackett, 2018; Li et al., 2022;
Smith, 2011). Por lo tanto, las categorías y los
porcentajes asignados no son arbitrarios; en
cambio, muestran tendencias que la literatura
científica ha reportado con respecto al empleo
de la evaporación, la sustentabilidad y los
peligros relacionados en las industrias química
y alimentaria.
Tabla 3. Comparación cualitativa y
cuantitativa del uso de evaporación y
sostenibilidad entre industrias
Criterio evaluado
Industria
Alimentaria
Industria Química
Nivel de uso de
evaporación (%)
Alto (85%)
Moderado – Alto
(75%)
Prioridad en
sostenibilidad (%)
Alto (80%)
Muy alta (90%)
Riesgo de pérdida
de calidad
Alto (nutrientes,
calidad
organoléptica)
Medio (eficiencia
del sistema)
Innovación
tecnológica actual
Alta (UHT, MVR)
Muy alta (TAR,
recuperación de
solventes)
Costo energético
relativo
Medio
Alto
Fuente: elaboración propia.
Este tipo de equipo es ampliamente utilizado en
la industria láctea, jugos concentrados,
mermeladas, concentrado de tomate y kétchup,
así como en la industria papelera para la
recuperación del licor negro en la industria
celulósica y la concentración de soluciones
ácidas o alcalinas (Smith, 2011). En la industria
del concentrado de tomate y preparación de
pasta de tomate, con un evaporador de doble
efecto, se observó que en las unidades
evaporativas de primer y segundo efecto
presentaban eficiencias energéticas racionales
del 65,33% y el 56,63%, respectivamente
(Mojarab et al., 2016). En alimentos, la
reducción del tiempo de residencia térmica
permite preservar propiedades sensoriales y
nutricionales, mientras que en la ingeniería
química se valora su capacidad para minimizar
el costo operativo sin comprometer la eficiencia
de concentración. A pesar de su mayor
complejidad, los beneficios energéticos y
operacionales justifican su implementación en
líneas de producción continua.
Evaporadores con recomprensión térmica y
mecánica (TVR/MVR)
Las tecnologías modernas como la
recomprensión térmica (TVR) y la
recomprensión mecánica de vapor (MVR) han
revolucionado los procesos de evaporación,
permitiendo una eficiencia térmica cercana al
90 %. Estas técnicas reutilizan el vapor
generado para realimentar el sistema,
reduciendo drásticamente el requerimiento de
vapor fresco externo (Atalar et al., 2024). En la
recomposición mecánica de vapor, la
alimentación fría se calienta hasta el punto de
ebullición y se bombea a un calentador, el vapor
liberado se comprime a una presión ligeramente
superior, transformándose en vapor y
alimentando el calentador (Atalar et al., 2024).
El consumo puede descender hasta 0.1–0.2 kg
de vapor por kg de agua evaporada, siendo ideal
para productos altamente sensibles al calor
como lácteos UHT, producción de leche en
polvo, extractos vegetales o soluciones
farmacéuticas (Tsochatzidi et al., 2024; Zhang
et al., 2018). En la industria química, los
evaporadores MVR se utilizan en el tratamiento
de aguas residuales industriales (TAR), en la
producción de glicerina refinada, y en procesos
de recuperación de disolventes valiosos,
optimizando así la eficiencia del sistema y
reduciendo el impacto ambiental (Li et al.,
2022).
Este tipo de evaporador, aunque implica mayor
inversión inicial y sofisticación tecnológica,
resulta rentable en procesos de gran volumen o
en industrias con restricciones ambientales,
debido a la notable reducción de emisiones. A
parte, ofrece ventajas significativas como el
bajo consumo de energía y mejora de las plantas
de evaporación sin necesidad de un generador
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de vapor, alto nivel de control automático, alta
calidad del producto y larga vida útil (Saroglu y
Karadag, 2024).
Parámetros que afectan al funcionamiento
del evaporador: Viscosidad
A medida que aumenta la concentración,
también lo hace la viscosidad, lo que disminuye
la transferencia de calor y aumenta la caída de
presión en los tubos del evaporador, lo cual
puede afectar su eficiencia (Fleer et al., 2021).
Además, los alimentos con mayor viscosidad
permanecen más tiempo en contacto con
superficies calientes, lo que puede provocar
mayores daños por calor. En consecuencia, la
selección del tipo de evaporador adecuado para
un alimento líquido específico adquiere gran
importancia (Auerbach et al., 2008).
Coeficiente de transferencia de calor del
equipo y del producto
El coeficiente global de transferencia de calor
(U) con unidades depende de la naturaleza del
producto y del diseño del equipo. Viscosidades
altas, incrustaciones o espumas reducen este
valor y obligan a aumentar el diferencial de
temperatura para mantener la operación
(Geankoplis, 2003).
Punto de ebullición elevado
Algunas soluciones, especialmente salinas o
ácidas, presentan un punto de ebullición más
alto. Esto requiere más energía y puede generar
problemas de incrustaciones y pérdidas
térmicas (McCabe et al., 2005). En ingeniería
química, esto se presenta en evaporación de
sulfatos, álcalis y fosfatos.
Parámetros que afectan a la calidad del
producto final: Transferencia de calor y
tiempo de residencia
La eficiencia del proceso de evaporación
depende en gran medida del coeficiente global
de transferencia de calor, que varía según la
viscosidad del producto, la configuración del
intercambiador y las condiciones del flujo. En
productos altamente viscosos, como el
concentrado de tomate o jarabes, se presenta
formación de costras que reducen la eficiencia
térmica y provocan degradación localizada del
producto (Heldman y Lund, 2006). El tiempo de
residencia térmica también es determinante. Un
tiempo prolongado a temperaturas elevadas
promueve reacciones no deseadas como el
oscurecimiento enzimático, la
desnaturalización de proteínas o la pérdida de
compuestos volátiles, generando productos con
menor valor nutricional o sensorial (Deeth,
2007).
Efectos térmicos sobre componentes volátiles
El calor puede provocar la pérdida irreversible
de aromas y compuestos volátiles, como ésteres
o aldehídos. Esto es especialmente crítico en
jugos cítricos, café, chocolate líquido o aceites
esenciales (Fellows, 2017). Durante la
evaporación, algunos componentes se pierden
en mayor medida que otros. En consecuencia, la
“nota” característica de un zumo de fruta puede
verse alterada cuando se concentra por
evaporación. En el caso del zumo de piña, por
ejemplo, la eliminación del 90% de los ésteres
requiere una evaporación del 80%, mientras que
la pérdida del 90% de los carbonilos se produce
con sólo un 47% de evaporación (Ramteke et
al., 1990). En ingeniería química, también se
pierde eficacia cuando se evaporan disolventes
orgánicos con fines de recuperación.
Diferencia de temperatura mal controlado
Excesivos diferenciales de temperatura generan
sobrecalentamiento localizado, lo que deriva en
la pérdida de color, oxidación de lípidos o
caramelización no deseada. Es común en
alimentos con azúcares reductores y en
soluciones químicas orgánicas (Heldman y
Lund, 2006). Una mayor temperatura del vapor
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implica una mayor temperatura de la pared y un
mayor riesgo de daños térmicos al producto en
contacto directo con la pared, especialmente si
la transferencia de calor en el lado del producto
no es lo suficientemente rápida (falta de
turbulencia, productos muy viscosos). Esta
acción implica mayor presión de vapor y una
estructura mecánicamente más resistente y
costosa (Berk, 2018).
Sostenibilidad y eficiencia energética
El alto consumo energético de los sistemas de
evaporación tradicionales ha llevado a una
búsqueda activa de procesos más sostenibles.
Los enfoques de integración térmica, uso de
vapor secundario y diseño de sistemas híbridos
permiten reducir significativamente las
emisiones de gases de efecto invernadero y los
costos operativos (Kulkarni, 2015). En este
sentido, la industria química ha adoptado más
rápidamente estas tecnologías, motivada por
regulaciones ambientales más estrictas y
mayores volúmenes de producción. La industria
alimentaria también ha mostrado avances,
aunque sus limitaciones están ligadas a la
necesidad de conservar características
sensoriales delicadas. A partir de la
comparación de datos cualitativos y
cuantitativos, ambas industrias dependen
ampliamente de la evaporación, aunque con
enfoques distintos. La industria alimentaria
emplea la evaporación en un 85 % de sus
procesos intermedios y finales, especialmente
en el sector lácteo, jugos y dulces, mientras que
la industria química mantiene una tasa de uso
del 75%, con mayor presencia en procesos de
recuperación y tratamiento de corrientes
residuales (Deeth, 2007; Hackett, 2018). No
obstante, al comparar la búsqueda de
sostenibilidad, la industria química ha mostrado
una mayor inversión en tecnologías de
recuperación energética e integración térmica,
alcanzando un enfoque de sostenibilidad
cercano al 90%, motivado por regulaciones
ambientales más estrictas y el alto costo
energético de sus operaciones (Díaz et al., 2013;
Kulkarni, 2015). En ambas ingenierías, se
destaca la necesidad de monitoreo continuo de
parámetros como la presión de operación,
temperatura de ebullición y composición del
producto para evitar pérdidas innecesarias.
También se sugiere implementar tecnologías de
control automatizado y diseños térmicamente
integrados que reduzcan el tiempo de residencia
y mantengan una transferencia de calor
uniforme, elementos claves en la conservación
de la calidad.
Conclusiones
La evaporación es una operación crítica en
procesos industriales que requieren
concentración, estabilización o recuperación de
componentes sin comprometer la integridad del
producto. Tanto en ingeniería química como
alimentaria, su adecuada implementación
incide directamente en la eficiencia operativa, el
consumo energético y la calidad fisicoquímica
del resultado final. El uso de tecnologías como
los evaporadores de múltiple efecto, TVR y
MVR ha permitido superar limitaciones
tradicionales, optimizando la economía del
vapor y reduciendo las pérdidas térmicas. Los
hallazgos de este estudio demuestran que, si
bien las dos industrias analizadas comparten
principios operativos comunes, sus objetivos
estratégicos divergen, en la industria
alimentaria se busca preservar los atributos
nutricionales y sensoriales; en la industria
química, se privilegia la recuperación de
insumos y el cumplimiento de normativas
ambientales. La sostenibilidad, por tanto, no
depende exclusivamente de la tecnología
empleada, sino del equilibrio entre diseño,
control de variables térmicas y conocimiento
profundo del producto tratado. Avanzar hacia
una evaporación inteligente y adaptable es clave
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