Tecnologías antiespumantes en la industria alimentaria

Copolímeros EO/PO y emulsiones de silicona para el control eficaz de la espuma

La espuma es un fenómeno frecuente en numerosos procesos de limpieza y producción alimentaria. Aunque a menudo se percibe como un problema secundario, una generación excesiva de espuma puede reducir la eficiencia operativa, aumentar el consumo de recursos y generar riesgos para la seguridad de los operarios.

Entre la gran variedad de tecnologías antiespumantes disponibles en el mercado, las más utilizadas son las emulsiones de silicona (especialmente el polidimetilsiloxano -PDMS-) y los copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno (EO/PO).

Cada tecnología presenta características diferenciadas, que determinan su rendimiento según el proceso donde se aplica y las condiciones de trabajo

¿Por qué es importante controlar la espuma en la industria alimentaria?

La formación excesiva de espuma en procesos de la industria alimentaria puede provocar:

• Reducción de la eficacia mecánica del lavado, por cavitación en los sistemas de recirculación o aspersión.
• Desbordamientos y pérdidas de producto o de solución de limpieza.
• Mayor consumo de agua y detergentes.
• Incremento de los tiempos de proceso.
• Riesgos de seguridad asociados a superficies resbaladizas.

Por ello, el necesario seleccionar la mejor tecnología antiespumante adecuada a cada proceso, considerando variables como la temperatura, el pH, la composición química del medio, y la dinámica del proceso.

¿Como actúan los antiespumantes?

Independientemente de la naturaleza y las características de las distintas tecnologías antiespumantes, el mecanismo de actuación de los antiespumantes presenta las siguientes fases:

• Dispersión del antiespumante en el medio. Su baja solubilidad forma pequeñas gotas que se dispersan en la espuma e interrumpen su estabilidad.
• Adsorción en la superficie de la burbuja. Cuando se forma una burbuja, el antiespumante se adhiere a la película líquida, creando puntos inestables.
• Ruptura de la película líquida. La tensión superficial local cambia bruscamente, generando flujos de Marangoni. Se adelgaza la película por drenaje de líquido, rompiendo la burbuja.
• Propagación del efecto. Al liberarse las gotas de antiespumante pueden liberarse al líquido para volver a actuar o migrar a burbujas cercanas.

Antiespumantes basados en emulsiones de silicona ¿Qué es el PDMS?

El polidimetilsiloxano (PDMS) es un polímero organosilícico caracterizado por una estructura Si-O-Si y una tensión superficial extremadamente baja, alrededor de 20-21 mN/m. Estas propiedades le confieren una capacidad excepcional para destruir espuma.

Mecanismo de acción

A diferencia de los EO/PO, el PDMS actúa principalmente como destructor de espuma ya formada. Debido a su baja solubilidad, lo polímeros de silicona se depositan en la interfase agua-aire, eliminando cualquier burbuja que se ha generado.

Cuando una gota de PDMS entra en contacto con la película de espuma, se extiende espontáneamente sobre la superficie, provocando rápidamente el adelgazamiento y posterior ruptura de la lámina de la burbuja.

Propiedades destacadas

• Actividad antiespumante muy elevada a bajas dosis.
• Rendimiento independiente de la temperatura, sin efecto de “cloud point”.
• Compatibilidad en amplio rango de pH entre 3 y 12. Resistencia a soluciones alcalinas fuertes.

Aspectos a considerar

Los siloxanos son altamente insolubles en agua, por lo que requieren ser formulados en forma de emulsiones aceite en agua (O/W), para facilitar su incorporación en el medio acuoso. Al actuar superficialmente, se consumen rápidamente en aplicaciones donde haya renovación del medio por rebose.

Aplicaciones en la industria alimentaria

Control de espuma en túneles de lavado de cajas

Los túneles de lavado de cajas suelen trabajar entre 40 y 65 °C, utilizando detergentes alcalinos con pH elevado, un entorno especialmente favorable para la formación de espuma.

¿Cuándo elegir EO/PO?

Los antiespumantes EO/PO son la opción preferente cuando puede garantizarse una temperatura de trabajo superior a su “cloud point”. En estas condiciones desarrollan su máxima actividad precisamente en las zonas con mayor turbulencia hidráulica.

 ¿Cuándo elegir emulsiones de silicona?

Los siloxanos son particularmente interesantes cuando la temperatura del proceso no es estable. Su eficacia es mucho menos dependiente de las fluctuaciones térmicas.

Control de espuma en escaldado y pelado de porcino

Durante el escaldado de porcino se generan espumas complejas formadas por proteínas desnaturalizadas, grasas y restos orgánicos que presentan una gran estabilidad.

Aunque los siloxanos son eficaces en esta aplicación, los EO/PO suelen ser la tecnología de elección debido a:

• Temperaturas de operación habitualmente comprendidas entre 60 y 65 °C.
• Excelente solubilidad en el agua del baño.
• Menores pérdidas de producto por rebose.
• Buena eficacia dentro de su rango óptimo de trabajo.

¿Cómo seleccionar el antiespumante adecuado?

La decisión debe basarse en varios criterios:

Elegir copolímeros EO/PO cuando:

• La temperatura del proceso es estable y superior al “cloud point”.
• Se requiere máxima compatibilidad con sistemas acuosos.
• Se busca un efecto preventivo frente a la formación de espuma.
• Es importante minimizar pérdidas por arrastre o rebose.

 Elegir emulsiones de silicona cuando:

• La temperatura varía significativamente.
• Es necesario eliminar espuma ya formada de forma rápida.
• El proceso presenta condiciones muy exigentes de generación de espuma.
• Se busca un comportamiento independiente de la temperatura.

Conclusión

Los copolímeros EO/PO y las emulsiones de silicona representan las dos principales tecnologías de referencia para el control de espuma en la industria alimentaria. La elección adecuada depende principalmente de la temperatura de trabajo, la naturaleza del proceso y el comportamiento esperado del antiespumante.

Mientras que los polímeros EO/PO destacan como inhibidores preventivos altamente eficaces en procesos con temperaturas controladas, las emulsiones de silicona ofrecen una capacidad sobresaliente para destruir espuma ya formada y mantener un rendimiento estable frente a variaciones térmicas.

PROQUIMIA dispone de una amplia gama de antiespumantes, basados en tecnología de copolímeros EO/PO (gama: BRUMEX, BRUMEX SE y BRUMEX FG) y basados en emulsiones de silicona (gama: ANTIESPUMANTE SIL 71, ANTIESPUMANTE 21 y ANTIESPUMANTE FG 41)

Una correcta selección de la tecnología antiespumante mas adecuada para cada proceso permite mejorar la eficiencia operativa, reducir consumos y aumentar la seguridad en las instalaciones.