ES2597584B2 - Sistema de desecado de sangre líquida - Google Patents

Abstract

Sistema de desecado de sangre líquida. La presente invención se refiere a un sistema que permite obtener un producto desecado a partir de sangre líquida y/o derivados a baja temperatura y con un coste energético moderado. El sistema comprende un conjunto de evaporadores de efecto múltiple, un condensador y una bomba de calor. La sangre líquida a tratar es aquella obtenida preferentemente de la industria cárnica, como por ejemplo un matadero.

Description

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DESCRIPCION

SISTEMA DE DESECADO DE SANGRE LIQUIDA

SECTOR TECNICO DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un sistema de procesado de subproductos y/o residuos de la industria alimentaria, mas concretamente se refiere un sistema de produccion de un producto desecado a partir de sangre liquida o derivados.

ESTADO DE LA TECNICA

Es conocido por el experto en el procesado de sangre liquida que la sangre producida en el sector carnico es habitualmente sometida a tratamientos que la transforman en un producto derivado de la sangre, como puede ser la pasta de globulos rojos, plasma sanguineo, suero sanguineo, harina de sangre, etc. En ocasiones, estas transformaciones generan un producto con la apariencia de la sangre, pero que tecnicamente no se puede llamar sangre.

Cabe destacar que para obtener un derivado de la sangre, se contemplan tanto tecnicas que extraen componentes de la sangre original, como aquellas que anaden algun componente para obtener el derivado. Un ejemplo del primer caso son los tratamientos con centrifugas, frecuentemente empleadas para separar globulos rojos. Ejemplos del tipo de centrifugas que pueden ser aplicadas para este proposito son las divulgadas en los documentos de patente US2011124481 y US4077564. En el segundo caso, se encuadra la conservacion de sangre mediante la adicion de sales anticoagulantes, como el citrato sodico. Son muchas las tecnicas que hacen uso del mismo, por ejemplo los procesos de evaporacion al vacfo en general (dentro de los cuales se encuadra la presente invencion), anaden citrato sodico en un paso previo a la introduccion de la sangre en el evaporador.

El secado de la sangre o derivados, genera un producto de gran valor economico en el mercado. Destaca especialmente su contenido en lisina, un aminoacido esencial en la dieta de muchos animales. A pesar de ello, su revalorizacion ha sido tradicionalmente muy complicada. La razon es que surgen dos problemas: el elevado coste energetico de eliminar el agua de la sangre o derivado, y la necesidad de no elevar demasiado la temperatura del proceso de obtencion del producto. El primer problema parte de que la evaporacion del agua es muy costosa en terminos energeticos, en torno a 550 Kcal/Kg. Por otra parte, el hecho de someter la sangre a temperaturas elevadas provoca que sus protefnas desnaturalicen y pierdan gran parte de su valor economico. Asf, cuanto menor sea la temperatura del tratamiento, y cuanto mas breve este, mayor calidad proteica del producto desecado, y por lo tanto mayor valor economico.

Dentro de las tecnicas para secar un producto como la sangre, una de las mas rentables energeticamente son los evaporadores de multiple efecto, consistentes en una conexion en serie de un conjunto de evaporadores individuales. Estos sistemas tienen la ventaja tecnica de que aprovechan el calor de condensacion del vapor generado en cada evaporador individual, de modo que se produce un ahorro energetico proporcional al numero de evaporadores. A modo de ejemplo, en un sistema de tres evaporadores, el gasto energetico puede reducirse a menos del 40% que corresponded a un unico evaporador. Estos equipos tienen un amplio uso en el estado de la tecnica precedente, por lo que no se entrara en explicaciones extensas y se hara hincapie en aquellas particularidades de los mismos que no sean habituales. Sin embargo, los evaporadores de multiple efecto descritos en el estado de la tecnica actual no son adecuados para el secado de sangre, o en el mejor de los casos se emplean para concentrarla hasta cierto nivel, por ejemplo un 25% de solidos en base humeda, para despues enviar la sangre a un dispositivo finalizador.

Los dispositivos finalizadores, se encargan de retirar la humedad que no pudo ser eliminada en los equipos precedentes, hasta el grado de humedad deseado, que permita su comercializacion y conservacion. Este grado de humedad es tfpicamente del 8-10%. Un ejemplo tfpico de dispositivo finalizador son los secadores de spray o de atomizacion. En ellos, la sangre, previamente preconcentrada, se pulveriza mediante un mecanismo de atomizacion y se atraviesa por una corriente de aire caliente a unos 170°C. Estos equipos presentan serios inconvenientes. Por una parte, al no reaprovechar el vapor de agua eliminado por el producto seco, resulta mas caro que los evaporadores de multiple efecto, mencionados en el parrafo anterior. Por otra parte, el notable aumento de temperatura, aunque el tiempo de contacto entre la sangre y el aire sea muy breve, contribuye a aumentar la desnaturalizacion proteica.

La razon principal por la que los evaporadores de multiple efecto convencionales no son adecuados para realizar todo el proceso de secado de la sangre, es que trabajan mal con fluidos moderadamente viscosos o muy

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viscosos. Si se trata de evaporadores de circulacion natural, pueden presentar problemas de operacion incluso a viscosidades bajas. La inclusion de bombas de circulacion forzada, permite trabajar con viscosidades mayores, pero que siguen siendo inferiores a las alcanzadas por la sangre durante su proceso de secado. Por otra parte, la sangre tiene tendencia a formar incrustaciones sobre las superficies de intercambio, que disminuyen sensiblemente el coeficiente de transferencia de calor.

Otro fenomeno de relevancia es que la sangre es un fluido biologicamente activo, con presencia de celulas animales y una importante actividad bioqufmica. Esta caracterfstica establece una diferencia crucial entre la sangre y los fluidos industriales de uso comun. Parte de dicha actividad consiste en la formacion de coagulos de componentes sangufneos, en gran medida por accion de la fibrina. Estas propiedades han de ser tenidas en cuenta en el sistema de evaporadores.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

Por lo tanto, existe la necesidad de nuevos sistemas de procesado de sangre y/o derivados que solucionen al menos alguno de los problemas mencionados. Es un objetivo de la presente invencion satisfacer dicha necesidad.

La presente invencion se refiere a un sistema que permite obtener un producto desecado a partir de sangre lfquida y/o derivados a baja temperatura y con un coste energetico moderado. La sangre lfquida a tratar es aquella obtenida preferentemente de la industria carnica, como por ejemplo un matadero.

Para la presente invencion en el termino “sangre” se incluyen tambien los productos derivados de la misma que fueren de aplicacion.

Como ya se ha explicado, la sangre, como fluido de procedencia biologica, posee una actividad bioqufmica que le otorga diferencias fundamentales con respecto a la mayorfa de fluidos que son tratados con cambiadores de calor en el estado de la tecnica. Esta invencion nace con la motivacion de, teniendo presentes todas esas diferencias, aportar una solucion eficaz al proceso de secado de sangre.

La principal particularidad de la sangre, es el fenomeno de la coagulacion. Mientras se halla en circulacion en los seres vivos, esta se encuentra normalmente inhibida, pero una vez derramada al exterior, se produce la coagulacion, en un tiempo que habitualmente es del orden de varios minutos. La sangre coagulada es diffcil de bombear, fluye con dificultad y ensucia las superficies de intercambio termico, de modo que dificulta mucho los tratamientos de secado.

El mecanismo bioqufmico que provoca la coagulacion es el siguiente. La sangre posee una protefna, el fibrinogeno, que por mediacion de la enzima trombina se transforma en fibrina, otra protefna, de tipo fibrilar y no globular, con capacidad de polimerizarse y formar asf grandes redes tridimensionales. Estas redes actuan como un pegamento, y con facilidad atrapan grandes cantidades de celulas sangufneas, formando asf un coagulo.

Existen diversas posibilidades para evitar o limitar la coagulacion. La adicion de sales anticoagulantes es una muy extendida, pero que presenta el inconveniente de aumentar la temperatura de ebullicion, lo que perjudica a los evaporadores y por tanto se descarta en esta invencion. Una alternativa es dotar a la sangre de movimiento, pues asf se retarda la coagulacion. Otra posibilidad, es atravesar la sangre mediante ciertos elementos agitadores, sobre los cuales se peguen las redes de fibrina. Al hacerlo, se separan del resto del fluido y dejan de actuar sobre sus celulas y demas componentes en suspension.

En la presente invencion, los efectos adversos de la fibrina son contrarrestados mediante las siguientes cuatro actuaciones:

1) Dotar a la sangre de movimiento.

2) Ejercer tensiones tangenciales.

3) Facilitar la acumulacion de fibrina sobre una superficie movil.

4) Superficies de intercambio termico rascadas, para retirar posibles incrustaciones de fibrina o coagulos.

El concepto “tensiones tangenciales” se interpreta en este documento desde el punto de vista de la mecanica de medios continuos, como aquella situacion en la cual el tensor de tensiones de Cauchy tiene importantes componentes fuera de la diagonal.

En cuanto al punto tercero, dicha superficie movil no realiza ningun intercambio termico, por lo cual no existe problema en la acumulacion de fibrina sobre la misma.

Para dar solucion eficaz a las situaciones hasta aquf expuestas, se disponen como opcion preferida placas de intercambio termico en posicion vertical, cada una separada de la contigua una distancia del orden de varios 5 centfmetros. La orientacion vertical evita la decantacion de partfculas o coagulos sobre las superficies de intercambio, y la escasa distancia de separacion incrementa el ratio superficie de intercambio / volumen de intercambiador.

Una medida adicional comprende la inclusion de agitadores en las camaras recorridas por la sangre. De modo que entre dos placas verticales contiguas, quede encajonado al menos un agitador. Este tipo de configuracion y 10 geometrfa, es de especial interes en el tratamiento de la sangre, ya que produce un flujo turbulento de gran magnitud, incluso con agitadores desplazandose a bajas revoluciones por minuto, por ejemplo del orden de 20 r.p.m. Es decir, se minimiza el gasto energetico a la vez que se dota a la sangre de un movimiento, a traves de la turbulencia que recorre su seno, que limita la coagulacion.

Otra medida relevante, de la cual hace uso esta invencion, es el empleo de agitadores con angulo de ataque de 15 90° (posteriormente descritos, llamados como segunda pluralidad) y que pasan a una distancia muy pequena de

las superficies de intercambio termico, del orden de varios milfmetros. Al entrar en movimiento, desplazan a la sangre y fuerzan a una parte de la misma a atravesar esta escasa separacion entre agitador y placa termica. Durante ese transito las tensiones cortantes aumentan en gran medida, debido a que en esa escala espacial los esfuerzos viscosos son muy relevantes. Las tensiones cortantes generadas, son una medida adicional que la 20 presente invencion introduce para limitar la formacion de redes de fibrina de nueva creacion, y desestabilizar las ya formadas. Por ultimo, este tipo de agitadores atrapa sobre su superficie aquellas redes de fibrina polimerizada cuya formacion no pudo ser evitada por la turbulencia ni por la tension cortante.

El sistema de produccion de un producto desecado a partir de sangre lfquida o derivados objeto de la presente invencion esta caracterizado porque comprende:

25 a. sistema de evaporadores de multiple efecto, caracterizado porque los intercambiadores de calor incluyen unos mecanismos agitadores;

b. una bomba de calor que proporciona energfa al sistema de evaporadores; y

c. un condensador.

El sistema objeto de la presente invencion esta caracterizado porque la bomba de calor absorbe calor de un 30 efluente industrial, que esta a una temperatura comprendida en el rango 30-80 °C.

En una realizacion preferente la bomba de calor comprende un primer cambiador de calor conectado en serie a un segundo cambiador de calor. En la bomba de calor, circula en circuito cerrado, un fluido que se ve sometido a diversos cambios de presion, por accion de un compresor; a modo de ejemplo no limitativo, este fluido puede ser el refrigerante R-134a, que en el primer cambiador de calor opera a una presion comprendida en el rango 1 - 5 35 bar, mientras que en el segundo cambiador de calor opera a una presion comprendida en el rango 15 - 30 bar.

El sistema de evaporadores de multiple efecto comprende

a. dos o mas evaporadores de multiple efecto caracterizados porque disminuyen la humedad de la sangre a un valor inferior al 25% en base seca;

b. intercambiadores de calor de placas;

40 c. una primera pluralidad de mecanismos agitadores caracterizada porque ejercen un rascado sobre la superficie de intercambio termico eliminando incrustaciones; y

d. una segunda pluralidad de mecanismos agitadores caracterizada porque ejercen una remocion que limita los efectos negativos de la fibrina.

En la presente invencion el termino vapor se refiere a vapor de agua con posibilidad de tener incorporadas otras 45 sustancias volatiles o gases no condensables, como pudiera ser CO2, aire atmosferico, etc., que son liberados por la propia sangre, o introducidos accidentalmente por fugas desde el exterior.

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En una realizacion preferente el sistema de evaporadores de multiple efecto esta situado sobre una misma vertical.

En una realizacion preferente el sistema de evaporadores de multiple efecto esta comprendido por dos evaporadores; en una realizacion aun mas preferente el sistema de evaporadores de multiple efecto esta comprendido por tres evaporadores.

En una realizacion particular de la invencion la primera pluralidad de mecanismos agitadores barre las superficies de los intercambiadores de calor de placas, y comprende cuchillas giratorias que hacen presion sobre las mismas por accion de un muelle o mecanismo equivalente. En una realizacion alternativa la primera pluralidad de mecanismos agitadores comprende escobillas. La accion de esta primera pluralidad de mecanismos agitadores garantiza la retirada de aquellas partfculas que se pudieran adherir a la superficie de intercambio, tales como globulos rojos, fibrina, albumina, o cualquier tipo de coagulo. Las cuchillas, ademas, rompen de un modo mecanico la capa lfmite de fluido en contacto con la superficie, por lo que aumentan notablemente el coeficiente de transmision de calor.

En una realizacion preferente de la invencion la superficie de intercambio termico de los intercambiadores de calor comprende placas situadas en vertical. En una configuracion preferente, los intercambiadores poseen dos camaras: una primera camara del fluido calefactor y una segunda camara del producto a desecar. En la primera camara circula el fluido que aporta calor para el secado. Entre cada dos placas contiguas, se situa una subcamara perteneciente a alguna de ambas camaras citadas. A modo de ejemplo, considerando un intercambiador con 10 placas, numeradas correlativamente 1, 2, 3, ..., 10, entre los pares 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 y 910 circula la sangre a desecar, y entre los pares complementarios: 2-3, 4-5, 6-7 y 8-9 circula el fluido calefactor. Este tipo de configuraciones y su funcionamiento, son conocidos en el estado de la tecnica, y no se hacen necesarias mayores aclaraciones. La separacion contemplada entre cada par de placas contiguas, es del orden de varios centfmetros.

En la presente invencion el termino esbelto se refiere a una configuracion geometrica rectangular en la que dos lados son varios ordenes de magnitud mayor que los otros dos.

La segunda pluralidad de mecanismos agitadores posee una seccion rectangular esbelta que maximiza la acumulacion de fibrina sobre su superficie, separandola del resto del fluido. El ultimo evaporador del sistema de evaporadores esta caracterizado porque comprende una tercera pluralidad de mecanismos agitadores que comprende una o mas palas que desplazan la sangre o derivados en el intercambiador de calor. En una configuracion preferente las palas de esta tercera pluralidad de mecanismos agitadores poseen una seccion de mayor espesor que las de la primera y segunda pluralidad de agitadores, con el fin de soportar los esfuerzos mecanicos, que se preve que sean mayores. Ademas, resulta especialmente ventajosa una seccion concava, puesto que facilita un mayor acumulo de producto sobre su superficie, y por tanto una remocion del mismo mas eficaz. Un perfil concavo, al retener mayor cantidad de producto, produce que cada revolucion del eje mueva mas cantidad del mismo y por tanto reduce el tiempo de homogeneizado.

En la presente invencion el termino tiempo de homogeneizado se refiere al tiempo que tarda un mecanismo agitador en remover el producto hasta que las partfculas con mayor grado de humedad se han dispersado de una manera homogenea entre las partfculas con menor grado de humedad, o viceversa.

En resumen, se han contemplado hasta aquf tres tipos de agitadores. Una primera pluralidad, ejerce un efecto de rascado sobre las superficies de intercambio, Una segunda pluralidad, genera una remocion que limita los efectos adversos de la fibrina, y una tercera pluralidad se haya en el ultimo evaporador y homogeniza el producto.

El vapor de salida generado por el sistema de evaporadores es recogido por un condensador que es alimentado con agua, que procede de la red de alimentacion de agua a una industria y se encuentra a la temperatura de red habitual, en el rango 7 - 20 °C.

En un aspecto de la presente invencion la segunda pluralidad de mecanismos agitadores genera un movimiento en el fluido y ademas promueve la adhesion sobre su superficie de las redes de fibrina que no puedan ser desestabilizadas con dicho movimiento. Cuando finaliza el proceso, por ejemplo al final de cada jornada de trabajo, se abre el evaporador y se procede a retirar manualmente la fibrina. Las tres pluralidades de agitadores se situan en el espacio confinado entre dos placas de intercambio consecutivas.

Los rascadores de la primera pluralidad de mecanismos agitadores, en su conformacion en forma de cuchillas, tienen un borde con un angulo muy agudo, pensado para ofrecer una gran capacidad de corte, y que ejerce el efecto de rascado. El angulo de ataque de los rascadores en movimiento con respecto a la sangre, asf definido

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en analogfa con el angulo de ataque del ala de una aeronave, es tambien agudo. Como aclaracion, un angulo de ataque de 0° significarfa que el agitador se situa paralelo a la placa sobre la que actua, y un angulo de 90° significarfa que se situa perpendicular a la placa. Se contempla que este angulo sea inferior a 30°. Por otra parte, los rascadores se ven sometidos a la accion de un muelle o mecanismo semejante que los presiona contra las placas. Esto implica que tendran un grosor superior a aquel correspondiente a la segunda pluralidad de agitadores, por tener que soportar esfuerzos mecanicos superiores.

Los elementos moviles de la segunda pluralidad de mecanismos agitadores, pensados para la retencion de fibrina y la limitacion de la coagulacion, se desplazan con un angulo de ataque de 90° o cercano a dicho valor. Este angulo, facilita la formacion y mantenimiento sobre el agitador de los acumulos de fibrina que no se desestabilicen con la turbulencia o tension tangencial del fluido. Si el angulo fuera menor, el agitador cortarfa el fluido con mas facilidad y los acumulos tardarfan mas tiempo en formarse sobre su superficie, y una vez formados tenderfan a despegarse con mas facilidad y rapidez, lo cual podrfa inducirlos a pegarse en superficies mas estables, como las placas de intercambio termico, lo cual serfa muy negativo. Por otra parte, si los acumulos de fibrina se desprenden del agitador y quedan en suspension, lo cual serfa mas probable con un angulo de ataque agudo, podrfan igualmente perjudicar al sistema, pues los acumulos de fibrina empeoran las propiedades reologicas del fluido y complican la impulsion del mismo mediante eventuales bombas.

Al contrario que los rascadores, los agitadores de la segunda pluralidad no ejercen contacto sobre las placas de intercambio, pero se extienden en un modo preferido hasta una corta distancia de las mismas. Una distancia corta puede interpretarse del orden de varios milfmetros. La seccion de los agitadores, obtenida a traves de un plano de corte transversal, es preferentemente rectangular.

La tercera pluralidad de mecanismos agitadores, tiene la funcion de desplazar al producto tratado cuando este no tiene consistencia lfquida, en un modo semejante al de una pala desplazando un producto granulado. Para facilitar esta tarea, los agitadores se situan con un angulo de ataque de 90° o cercano, y se contempla que su forma sea concava, para potenciar la capacidad de acumular producto y elevarlo en los trayectos ascendentes del agitador. El espesor de esta tercera pluralidad, se preve que sea mayor que el de las otras dos, para soportar los esfuerzos mecanicos implicados.

En una realizacion preferente la primera y segunda pluralidad de agitadores, formada por elementos rascadores y elementos para limitar los efectos negativos de la fibrina, respectivamente, describen un movimiento circular, por hallarse fijados a un eje rotatorio que atraviesa la longitud del intercambiador de calor, accionado por un motor situado en el exterior del intercambiador.

Cabe destacar la especial ventaja que supone el disponer de intercambiadores de calor de placas verticales. Establecen una mejora de gran magnitud con respecto a los equipos de secado de sangre tradicionales, como del tipo digestor, evaporadores tradicionales de circulacion forzada, etc. En los digestores, la superficie de intercambio es unicamente un encamisado exterior con forma cilfndrica. Al dividir y compartimentar el volumen del intercambiador mediante una sucesion de placas de intercambio, para un mismo volumen de intercambiador se obtiene una mucho mayor superficie de intercambio. Por otra parte, al estar los agitadores encajonados entre dos placas contiguas, su movimiento genera una turbulencia mucho mayor que la obtenida en los digestores o evaporadores de circulacion forzada. A modo de ejemplo, si la separacion entre placas contiguas es de 100 mm, el ancho de los agitadores puede ser de 95 mm. Se observa que se desplazan muy cercanos a los bordes de ambas placas. De un modo equivalente al efecto de las placas deflectoras en tanques con agitacion, este encajonamiento de los agitadores aumenta en gran medida la turbulencia, que a su vez mejora el intercambio termico, limita la formacion de coagulos y reduce la formacion de incrustaciones.

Un fenomeno indeseable presente en los dispositivos del estado de la tecnica, y que la presente invencion contrarresta, es el aumento de la velocidad de coagulacion con la temperatura. Aunque las temperaturas de trabajo de los evaporadores de multiple efecto pueden ser muy bajas (se contemplan temperaturas inferiores a 55°C en esta invencion), siempre inducen una mayor coagulacion que a temperatura ambiente o refrigerada. Esta razon ha hecho que en el estado de la tecnica los tratamientos encaminados a eliminar la fibrina de la sangre se realicen en una fase previa al proceso de eliminacion de agua, normalmente a bajas temperaturas (por ejemplo con enfriamiento a menos de 8°C). Sin embargo, la disposicion de agitadores encajonados entre placas verticales genera una turbulencia mayor a la habitual en dispositivos del estado de la tecnica, contrarrestando el aumento de coagulacion y permitiendo el trabajo con sangre entera que no haya sido previamente desfibrinada. Esta ventaja ahorra tiempo y la necesidad de un deposito agitado y con equipo de enfriamiento en muchos casos.

Por otra parte, las tecnicas de desfibrinado anteriores al proceso de secado, no evitan que se produzca una posterior coagulacion. Si bien este proceso retira la mayor parte de la fibrina y se reduce en gran medida la tendencia a la coagulacion, nunca se elimina completamente y se produciran coagulos en el proceso de secado.

La presente invencion preve que la sangre se halle bajo la accion de rascadores y removedores en todos los evaporadores en que se halle lfquida, con lo cual la retirada de fibrina (y bloqueo de la coagulacion) es continua a lo largo de todo el proceso de secado.

El ultimo evaporador, aquel en el cual la sangre abandona el sistema con el grado de humedad deseado, 5 dispone, en un modo preferente pero no limitativo, de palas de desplazamiento y no de agitadores para la retencion de fibrina. Esto se debe a que en el ultimo evaporador la sangre ha perdido su consistencia lfquida, y no se puede desplazar como un fluido. Las palas, tienen superficies de forma y dimensiones semejantes a las de los agitadores, pero con una mayor resistencia mecanica, de tal forma que son capaces de soportar y desplazar el peso de la sangre acumulada entre cada dos placas contiguas.

10 BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

Las modalidades detalladas en las figuras se ilustran a modo de ejemplo y no a modo de limitacion:

La Figura 1 muestra un diagrama de flujos del sistema objeto de la presente invencion.

La Figura 2 muestra un detalle ampliado de un evaporador.

La Figura 3 muestra una realizacion particular de un evaporador.

15 La Figura 4 muestra un detalle ampliado del evaporador segun la Figura 2.

La Figura 5 muestra una perspectiva de un evaporador de acuerdo a las figuras 2 y 3.

La Figura 6 muestra una vista en perspectiva seccionada de dos placas de intercambio

La Figura 7 muestra una representacion de la primera pluralidad de agitadores presentes en el primer y segundo evaporador.

20 La Figura 8 muestra una representacion de la segunda pluralidad de agitadores presentes en el primer y segundo evaporador.

La Figura 9 muestra tercera pluralidad de agitadores.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

25 En la Figura 1 se representa un diagrama de flujos de una realizacion particular del sistema objeto de la presente invencion- Como se puede ver en la Figura 1, en esta realizacion particular se disponen en serie tres evaporadores (1, 2 y 3), conformando en su conjunto un sistema de evaporadores de multiple efecto que funciona a vacfo. Cada evaporador individual se compone de dos camaras: una camara de evaporacion (5a, 5b y 5c) y una camara de condensacion (4a, 4b y 4c). En el presente documento, cuando se haga referencia a una 30 camara de evaporacion, pero sin especificar a que evaporador (1, 2 y 3) pertenece, se indicara mediante (5), y se procedera del mismo modo con las camaras de evaporacion (4). En la camara de evaporacion del primer evaporador (5a), se encuentra siempre el producto a secar. En el primer evaporador (1), por la camara de condensacion (4a) circula el fluido refrigerante R-134a, que posee cualidades que lo hacen apto para empleo en la industria alimentaria. En la camara de condensacion (4b) del segundo evaporador (2), circula el vapor 35 generado en la camara de evaporacion (5a), del primer evaporador (1). Y en la camara de condensacion (4c) del tercer evaporador (3), circula el vapor generado en la camara de evaporacion (5b) del segundo evaporador (2). La entrada y salida de fluido a las camaras de condensacion (4a, 4 b y 4c) de cada evaporador (1,2 y 3) se realiza a traves de colectores (6a, 6b y 6c).

40 El vapor que circula por la camara de condensacion (4b) del segundo evaporador (2), cede su calor latente de condensacion a la sangre de la camara de evaporacion (5b) de ese mismo evaporador (2), lo cual es posible debido a que ambas camaras (4b y 5b) se hallan a distintas presiones. En consecuencia, la temperatura de condensacion del vapor es superior a la temperatura de ebullicion de la sangre, lo que permite la transferencia de calor. El lfquido obtenido a traves de la condensacion del vapor en el segundo evaporador (2), es purgado hacia 45 el exterior del sistema mediante una bomba centrffuga (10). Todo lo descrito en este parrafo, es igualmente de aplicacion para el tercer evaporador (3).

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El vapor que sale del tercer evaporador (3) es conducido hasta un condensador (11), que comprende un intercambiador de calor (11a) del tipo de carcasa y tubos. Por el lado de la carcasa circula el vapor a condensar, y por el interior de los tubos circula agua de red de alimentacion a la industria carnica, a una temperatura inferior a la del vapor. Esta agua viene a una temperatura habitual de entre 7 y 20° C, en funcion del lugar y epoca del ano, y es usada en grandes cantidades por los mataderos, para cometidos como limpieza, esterilizacion, alimentacion a calderas, etc. A la salida del intercambiador (11a), el agua de red se encuentra a una temperatura superior a la de entrada. Teniendo en cuenta que las industrias carnicas o mataderos necesitan calentar una gran parte del agua de red que consumen, este intercambiador (11a) supone un ahorro energetico. A modo de ejemplo, es tfpico que un matadero necesite calentar el 60% del agua de red que consume a temperaturas superiores a 62°C, para emplearla como agua de limpieza. El agua de red es impulsada a traves del intercambiador (11a) por medio de una bomba centrffuga (11b).

En el interior de la carcasa del intercambiador de calor (11a) del condensador (11), y exteriormente a los tubos, condensa el vapor procedente del tercer evaporador (3), cediendo su calor de condensacion al agua de red. El lfquido formado es expulsado al exterior del intercambiador (11a) mediante una bomba centrffuga (11c), situada convenientemente en la zona inferior del intercambiador (11a), para facilitar su drenaje y el cebado del conducto que aspiracion de la bomba (11c). Aquella parte del vapor que no se haya podido condensar, es expulsada al exterior del condensador (11) mediante una bomba de vacfo (11d), situada convenientemente en la zona superior del intercambiador (11a), para evitar la entrada de lfquidos. El vacfo operante en la camara de evaporacion (5c) del tercer evaporador (3), es mantenido tanto por la condensacion del vapor en el condensador (11) como por la accion de la bomba de vacfo (11d).

La sangre cruda, es extrafda de los animales recien sacrificados por un mecanismo higienico consistente en un cuchillo de hoja hueca conectado a un tubo de aspiracion. A continuacion, la sangre se introduce directamente en el primer evaporador (1), a traves de un conducto de entrada (7a). En este evaporador (1) la sangre pierde humedad para a continuacion abandonar el evaporador a traves de un conducto de salida (8a).

Los conductos de entrada (7a, 7b y 7c) se hayan situados en una posicion mas elavada que los conductos de salida (8a, 8b y 8c ), y estos ultimos se encuentran en el fondo del evaporador (1,2 y 3), para facilitar el drenaje de la sangre.

La sangre que abandona el primer evaporador (1), es impulsada hasta el conducto de entrada (7b) del segundo evaporador (2) con la ayuda de una bomba peristaltica (9a). Una vez la sangre ha perdido un cierto grado de humedad en el segundo evaporador (2), lo abandona por su conducto de salida (8b) y es a continuacion desplazada, con la ayuda de una bomba peristatica (9b), hasta el conducto de entrada (7c) del tercer y ultimo evaporador (3), donde alcanzara el grado de humedad deseado para su comercializacion como harina de sangre. El producto seco se expulsa del sistema de evaporador, a traves del conducto de salida (8c) de dicho tercer evaporador (3).

En una realizacion alternativa, los tres evaporadores (1,2 y 3) se encuentran en una misma vertical, de modo que la sangre se desplaza de un evaporador al siguiente por efecto de la gravedad.

La energfa necesaria para la evaporacion de la sangre es aportada mediante una bomba de calor (12), que comprende un intercambiador de calor de carcasa y tubos (12a). Por el interior a la carcasa y exteriormente a los tubos, circula un efluente residual de la industria carnica, impulsado mediante una bomba centrffuga (12b). Este efluente comprende las aguas de limpieza de la industria, aguas de escaldado de cerdos, orines de los animales, etc. Las aguas de limpieza, es comun que se empleen con una temperatura de entorno a 65°C, con lo cual suelen ir al desague, una vez utilizadas y suponiendo que no hay bomba de calor, con una temperatura ligeramente inferior, por ejemplo de 55°C.Por otra parte, los mataderos que emplean la tecnica de escaldado de cerdos emplean para tal fin agua a una temperatura entre 60 y 85°C, que una vez utilizada se enfrfa ligeramente y se convierte en un residuo contaminante, que se ha de tratar en una estacion depuradora. Sean de una procedencia u otra, los fluentes residuales poseen una temperatura lo bastante baja como para hacer muy diffcil o poco rentable su aprovechamiento energetico por los medios tecnicos comunes. Sin embargo, la bomba de calor (12), absorbe de una manera eficaz la energfa termica de los efluentes residuales y la entrega al fluido refrigerante R-134a, que circula por el interior de los tubos del intercambiador (12a). Al estar absorbiendo energfa de un efluente residual, que se produce inevitablemente y cuyo destino es el desague o una depuradora, se produce un importante abaratamiento del coste energetico en el proceso de secado de la sangre. La bomba de calor puede absorber energfa del efluente residual siempre que este tenga una temperatura superior a 30°C.

En esta realizacion particular, el efluente residual entra al intercambiador (12a) a una temperatura preferente de 40°C y lo abandona a una temperatura preferente de 25°C. Este calor que ha cedido, lo absorbe el fluido R-134a, que se evapora en el interior de los tubos del intercambiador (12a) a una temperatura de 10°C y una presion preferente de 4,25 bar. Este fluido es conducido hasta el compresor (12c), que eleva su presion preferente des

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19,5 bar, correspondientes con una temperature de condensacion en torno a una temperature preferente de 65°C. Una vez entra en la camara de condensacion (4a) del primer evaporador (1), se condensa y entrega el calor de condensacion a la sangre cruda que entra a la camara de evaporacion (5a) de ese mismo evaporador (1). Una vez condensado, atraviesa una valvula de laminacion (12d), que reduce su presion, y retorna en estado lfquido al intercambiador (12a) para ser nuevamente evaporada, y describiendo de esta manera un circuito cerrado.

En la Figura 2 se muestra un dibujo esquematico de un evaporador, para ilustrar la nomenclatura empleada en el presente documento. Las medidas y proporciones se encuentran exageradas con el fin de aumentar la claridad. Se aprecia una carcasa (13), en cuyo interior se albergan un total de seis placas de intercambio termico (14a, 14b, 14c, 14d, 14e y 14f). En esta realizacion particular se muestra una camara de evaporacion (5), por la que circula sangre, y una camara de condensacion (4), por la que circula vapor. Los recorridos de la sangre y el vapor se indican de forma representativa por medio de flechas de trazo sinuoso; para el vapor el grosor de lfnea es fino, y para la sangre grueso. La separacion entre ambas camaras (4 y 5) es estanca, de modo que en ningun momento se produce contacto entre los dos fluidos. La camara de condensacion (4) comprende en esta realizacion particular un total de tres subcamaras (20a, 20b y 20c), que se conectan todas ellas, a traves de tuberfas (6y), a dos colectores (6), de modo tal que forman un unico volumen, la citada camara de condensacion

(4) . La camara de evaporacion (5) comprende cuatro subcamaras (19a, 19b, 19c y 19d), que se encuentran igualmente en comunicacion todas ellas, formando tambien un unico volumen, la citada camara de evaporacion

(5) . En el interior de cada una de las subcamaras (19a, 19b 19c y 19d) de la camara de evaporacion (5), se alberga un agitador (23), accionado por un eje (16).

Se aprecia que entre cada dos placas contiguas, se alberga una subcamara. Asf por ejemplo, entre las placas (14a) y (14b) se halla la subcamara (20a), pertenenciente a la camara de condensacion (4). Y entre las placas (14b) y (14c) se halla la subcamara (19b), pertenenciente a la camara de evaporacion (5). Notese que en cada uno de los dos extremos del evaporador se halla una subcamara (19a y 19d), que como excepcion no se situa entre dos placas contiguas (14a, 14b, 14c, 14d, 14e y 14f), sino entre placa y carcasa (13).

En la Figura 3 se representa una realizacion particular de un evaporador, pudiendo ser cualquiera de los tres (1,2 o 3). El evaporador comprende una carcasa exterior (13), que alberga en su interior las placas de intercambio termico (14) y agitadores (23), que describen un movimiento de rotacion por medio de una sujecion a un eje (16), estando dicho eje accionado por un motor (17), exterior a la carcasa (13). El eje se soporta en el interior del evaporador por medio de respectivos soportes (18), que lo sujetan a la vez que promueven su rotacion. Para ello, los soportes (18) se constituyen como rodamientos de contacto por deslizamiento, sin necesidad de lubricacion.

La carcasa (13) posee en su parte superior dos bocas de hombre (21), con la finalidad de permitir el acceso a su interior para limpieza, inspeccion, reparacion, etc. Resultan especialmente ventajosas para proceder a la limpieza y retirada manual de los acumulos de fibrina, tras cada jornada de trabajo. En la parte central se situa un conducto de decantacion gravimetrica (22), que ayuda a purificar el vapor que se obtiene de la ebullicion de la sangre. Mas especfficamente, su diametro se selecciona de modo tal que la velocidad de ascenso de los gases sea lo bastante lenta para que aquellas partfculas lfquidas en suspension no sigan al gas el su trayecto ascendente a lo largo del conducto (22), sino que precipiten por gravedad. En la zona superior de dicho conducto (22), se dispone de una tuberfa de salida del vapor (no representada en la figura), para ser conducido hasta el siguiente evaporador (1,2 o 3), o en su caso el condensador (11).

La sangre es introducida en un punto (no representado en la figura) de la zona superior del evaporador, cae por gravedad y pasa a ocupar el volumen de cada una de las subcamaras (19) de la camara de evaporacion (5). Estas subcamaras (19) se encuentran recorridas por agitadores (23), sujetos al eje (16) y que desarrollan un movimiento de rotacion. De esta manera, la sangre se encuentra en todo momento bajo agitacion mecanica. Si el evaporador representado es el primero (1) o el segundo (2), los agitadores (23) seran de dos tipos distintos, aquellos pertenecientes a la primera y segunda pluralidad de agitadores, representados en las Figuras 5 y 6. De forma preferente, en cada una de las subcamaras (19) se encuentran ambos tipos de agitadores

Las subcamaras (20) de la camara de condensacion (4) deben permitir ser atravesadas por el eje (16) rotatorio, y al mismo tiempo mantener la estanqueidad entre ambas camaras (4 y 5).Para ello, cada par de placas (14) contiguas que delimita una subcamara (20), poseen una perforacion circular en su centro, atravesable por el eje (16), y se dispone una pieza cilfndrica (24) concentrica con ambas perforaciones, pero de mayor diametro y soldada a ambas placas (14). De esta manera se asegura la movilidad del eje (16) y la estanqueidad.

Para delimitar la camara de condensacion (4) y hacerla estanca, se disponen cerramientos (25) soldados alrededor del perfmetro de cada par de placas (14) contiguas que encierren una subcamara (20). Los

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cerramientos (25) se adaptan a la geometrfa de las placas que unen; si por ejemplo las placas a unir son circulares, los cerramientos poseeran seccion en forma de corona circular. Las soluciones descritas en este parrafo y en el anterior, son habituales en el estado de la tecnica, y no se consideran necesarias mayores explicaciones.

En la zona mas inferior del evaporador representado, se situa el conducto de salida (8) de la sangre. Por el es evacuada la sangre hacia el siguiente evaporador (2 o 3), o hacia el exterior del sistema, en su caso, si se trata del tercer evaporador (3).

En la Figura 4_, se representa un detalle de la figura 2. Se observan un total de seis placas (14) verticales de intercambio termico. Entre cada dos de ellas contiguas, se establece una subcamara. Se aprecian subcamaras (19) de la camara de evaporacion (5) y subcamaras (20) de la camara de condensacion (4), con sus correspondientes cerramientos (25) que garantizan la estanqueidad entre ambas camaras (4 y 5), que se disponen alternativamente. En las primeras (19), se situan agitadores (23), que en esta figura no se especifican como pertenecientes a ninguna de las tres pluralidades (23a, 23b o 23c). Los agitadores (23) se sujetan al eje (16), que les dota del movimiento de rotacion.

El eje rotatorio (16), pasa por uno de sus soportes (18) y atraviesa, por su parte central, las seis placas (14) y las tres subcamaras (20) de la camara de condensacion (4) segun se muestra en esta figura. Para garantizar la estanqueidad, se sueldan en los correspondientes pares de placas (14) piezas cilfndricas (24), concentricas con las perforaciones de las placas (14). En la figura se aprecian un total de tres de estas piezas (24). Segun se aprecia, el eje (16) se encuentra inmerso en la camara de evaporacion (5), y por tanto esta banado por el producto a desecar.

En la Figura 5 se observa una imagen en perspectiva de un evaporador de acuerdo con las figuras 2 y 3. La carcasa (13) se encuentra parcialmente seccionada, para hacer visible su interior, asf como tambien una parte de las placas de intercambio (14). Se aprecia el motor (17), el eje (16) que este acciona, y agitadores (23) sujetos al mismo, sin definir a que pluralidad pertenecen (23a, 23b o 23c). Son igualmente visibles los cerramientos (25).Para poner en contacto todas las subcamaras (20) de la camara de condensacion (4), y constituir asf un unico volumen, se conectan todas ellas a un colector (6), a traves de tuberfas (6a). En la figura, se situa una tuberfa (6a) por cada subcamara (20), donde las tuberfas (6a) entran al interior de las subcamaras (20), atravesando sus cerramientos (25). En este caso, el colector (6) es de salida, por hallarse en una zona inferior, y el fluido condensado (R-134a o vapor, en su caso), se acumula sobre el. Por un criterio de simplicidad, en esta figura se han omitido las bocas de hombre (21) y el conducto de decantacion (22).

En la Figura 6, se muestra una vista en perspectiva seccionada de dos placas de intercambio (14), siendo visibles los cerramientos exteriores (25) y la pieza cilfndrica (24) entre ambas placas (14). El interior de la pieza cilfndrica (24) es atravesado por el eje que mueve a los agitadores (no representados en esta figura). Se indica una subcamara (19) de la camara de evaporacion y una subcamara (20) de la camara de condensacion. Esta figura tiene la utilidad de mostrar en perspectiva los elementos citados, para ayudar a su mejor comprension, pero en ningun caso constituye un ejemplo limitativo del alcance de la invencion.

En la Figura_7, se muestra una representacion de la primera pluralidad de agitadores (23a), presentes en el primer (1) y segundo (2) evaporador. En ella se representan dos placas de intercambio (14) contiguas, entre las cuales se alberga una subcamara (19) perteneciente a la camara de evaporacion (5). Por tanto, contiene sangre a secar. El eje (16) atraviesa la subcamara (19) y describe un movimiento de rotacion, segun indica la figura. El agitador (23a) comprende una cuchilla (15) rascadora, que ejerce presion contra una de las placas (14) por medio de la accion de una lamina metalica (26). Dicha lamina (26), en reposo posee una conformacion recta, pero segun se aprecia en la figura, se instala forzandole una curvatura. De esta manera la lamina (26), en virtud de su tendencia a recuperar su conformacion recta inicial, ejerce una tension mecanica que hace presionar a la cuchilla (15) contra la pared de la placa (14). El angulo de ataque con el cual la cuchilla (15) corta a la sangre, es agudo e inferior a 30°. Esta configuracion favorece la capacidad de la misma para desincrustar depositos de la placa (14), y genera una desestabilizacion mecanica de la capa lfmite del fluido el contacto con la placa (14), de modo que el coeficiente de transferencia termica aumenta considerablemente.

Para la limitacion de la coagulacion se buscan dos fenomenos: una turbulencia importante en el seno del fluido, y la capacidad de atraer y acumular la fibrina sobre ciertas superficies, de modo que se separe del resto del fluido, limitando asf su capacidad de formar coagulos. En este sentido, las cuchillas no generan una turbulencia en el seno del fluido que sea de la magnitud adecuada, aunque sf que la generan en la capa lfmite. Por otra parte, su angulo de ataque dificulta la adhesion y posterior consolidacion de la fibrina sobre su superficie. Por estas razones, resulta imprescindible separar las funciones de desincrustacion y rotura de la capa lfmite, de la limitacion de la coagulacion, que se reserva de forma particular para la segunda pluralidad de agitadores (23b).

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Cabe destacar que la primera pluralidad de agitadores (23a) es aquella que posee la conformacion que contribuye en mayor medida al aumento del coeficiente de transferencia de calor, por romper mecanicamente la capa lfmite de la sangre.

En la Figura 8 se muestra una representacion de la segunda pluralidad de agitadores (23b), presentes en el primer (1) y segundo (2) evaporador, al igual que la primera pluralidad de agitadores (23a). Se observan dos placas termicas (14) contiguas, entre las cuales se alberga una subcamara (19) de la camara de evaporacion (5). Es decir, contiene sangre en su interior. Se representa al eje (16) giratorio y al agitador (23b). Este posee una conformacion semejante a la de una pala o remo, con una seccion rectangular esbelta, y se aproxima a las paredes de las placas (14) hasta quedar a una distancia preferente de 3 mm de cada una de ellas. El angulo de ataque con el que atraviesa al fluido es de 90° o proximo. Esta disposicion genera una turbulencia muy intensa en el seno del fluido, lo cual favorece la no coagulacion, y el angulo de ataque potencia la formacion y retencion sobre su superficie de aquellas redes de fibrina que no pudieron ser evitadas mediante la agitacion.

Se observa que a traves de la citada separacion entre las placas (14) y el agitador (23b), de 3mm, se fuerza a circular un cierto volumen de sangre. El paso por este espacio estrecho, genera unos esfuerzos cortantes elevados que desestabilizan la formacion de redes de fibrina.

Otro fenomeno de relevancia aquf es que cuanto mas cercanas se encuentren ambas placas (14), mayor sera el efecto de la tension cortante sobre la fibrina. Esto se debe a que al aproximar las placas (14), se mantiene la misma superficie barrida por los agitadores (23b), pero el volumen de sangre entre ambas placas (14) es menor, de modo que el cociente: (superficie a atravesar) / (volumen de sangre) se hace mas grande. Como consecuencia, cuanto mas proximas las placas, menor tiempo tarda la totalidad del volumen de sangre entre placas (14), en atravesar la citada separacion entre agitador (23b) y placa (4), que en esta realizacion es de 3 mm.

En la Figura 9, se representa la tercera pluralidad de agitadores (23c). En esta realizacion de la invencion, son los unicos agitadores presentes en el tercer y ultimo evaporador (3), si bien esta caracterfstica no es limitativa del alcance de la invencion. Se podrfa disponer de los tres tipos de agitadores (23a, 23b y 23c) en cualquiera de los evaporadores (1, 2 o 3), si bien no es una configuracion preferida. Se aprecian dos placas (14) contiguas, entre las que queda albergada una subcamara (19) perteneciente a la camara de evaporacion (5), banada de sangre. Se observan igualmente el eje rotatorio (16) y los agitadores (23c). Estos poseen unas palas con forma concava, lo cual potencia la capacidad de arrastre de producto. El espesor de las mismas es disenado para aportar una resistencia mecanica adecuada para desplazar el peso de la sangre cuando esta ha dejado de ser un fluido. Esta diferenciacion en el diseno es fundamental, puesto que un agitador que estuviera disenado para remover la sangre fluida, si es empleado para remover sangre que ha dejado de fluir, se verfa sometido a estreses mecanicos muy importantes que limitarfan en gran medida su vida util.

Claims (15)

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   REIVINDICACIONES

   1. Sistema de produccion de un producto desecado a partir de sangre liquida o derivados caracterizado porque comprende:

   a. sistema de evaporadores de multiple efecto, caracterizado porque los intercambiadores de calor incluyen mecanismos agitadores;

   b. una bomba de calor que proporciona energfa al sistema de evaporadores; y

   c. un condensador.
2. 2. El sistema, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la bomba de calor absorbe calor de un efluente industrial.
3. 3. El sistema, segun las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la bomba de calor comprende un primer cambiador de calor conectado en serie a un segundo cambiador de calor.
4. 4. El sistema, segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el primer cambiador de calor opera a una presion comprendida en el rango 1 - 5 bar.
5. 5. El sistema, segun la reivindicacion 3, caracterizado porque el segundo cambiador de calor opera a una presion comprendida en el rango 15 - 30 bar
6. 6. El sistema, segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el efluente industrial esta a una temperatura comprendida en el rango 30°C - 80°C.
7. 7. El sistema, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el sistema de evaporadores de multiple efecto comprende

   a. dos o mas evaporadores de multiple efecto caracterizados porque disminuyen la humedad de la sangre a un valor inferior al 25% en base seca;

   b. intercambiadores de calor de placas;

   c. una primera pluralidad de mecanismos agitadores caracterizada porque ejercen un rascado sobre la superficie de intercambio termico eliminando incrustaciones; y

   d. una segunda pluralidad de mecanismos agitadores caracterizada porque ejercen una remocion que limita los efectos negativos de la fibrina y/o la coagulacion de la sangre.
8. 8. El sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la primera pluralidad de agitadores posee un angulo de ataque agudo, y la segunda pluralidad de agitadores posee un angulo de ataque de 90°
9. 9. El sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la segunda pluralidad de agitadores posee un angulo de ataque de 90° y pasa a una distancia de 3 milfmetros de las placas de intercambio termico.
10. 10. El sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque el sistema de evaporadores de multiple efecto esta situado sobre una misma vertical.
11. 11. El sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque la segunda pluralidad de mecanismos agitadores posee seccion rectangular esbelta.
12. 12. El sistema, segun la reivindicacion 7, caracterizado porque el ultimo evaporador del sistema de evaporadores esta caracterizado porque comprende una tercera pluralidad de mecanismos agitadores.
13. 13. El sistema, segun la reivindicacion 12, caracterizado porque la tercera pluralidad de mecanismos agitadores comprende una o mas palas que desplazan la sangre o derivados en el intercambiador de calor.
14. 14. El sistema, segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el vapor de salida generado por el sistema de evaporadores es recogido por un condensador que es alimentado con agua.
15. 15. El sistema segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el agua procede de la red de alimentacion de agua a una industria, a la temperatura de red habitual.