ES2205775T3 - Un aparato en un infusor para un producto alimenticio liquido. - Google Patents

Un aparato en un infusor para un producto alimenticio liquido.

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Abstract

Un aparato en un infusor (1) para un producto alimenticio líquido, siendo el aparato del tipo que incluye un autoclave (2) con una entrada (3) para el producto situada en su región superior, estando dispuesta dicha entrada (3) para dividir el producto que entra en el autoclave (2) en pequeñas gotitas (20), incluyendo además el infusor (1) una entrada (8) para vapor de agua situada en la región inferior del autoclave (2) y, también, una salida (13) situada en la región superior para gases (22) no condensables, caracterizado porque el infusor (1) tiene, al menos, un medidor (15) de temperatura situado en la región superior del autoclave (2), estando dispuesto dicho medidor (15) de temperatura, mediante un regulador (16) de temperatura, para controlar una válvula de salida (14) para los gases (22) no condensables.

Description

Un aparato en un infusor para un producto alimenticio líquido.
Campo técnico
El presente invento se refiere a un aparato en un infusor para un producto alimenticio líquido, siendo el aparato del tipo que incluye un autoclave con una entrada para el producto situada en su región superior, estando dispuesta la entrada para dividir el producto que entra en el autoclave en pequeñas gotitas, incluyendo además el infusor una entrada para vapor de agua situada en la región inferior del autoclave y, también, una salida situada en la región superior para gases no condensables.
Técnica anterior
El tratamiento por calor de productos alimenticios para aumentar su vida en almacén, es un método perfectamente conocido y que se emplea con frecuencia. Por ejemplo, el producto alimenticio puede estar constituido por diversos productos lácteos, tales como leche, nata o yogur. El tratamiento por calor puede tener lugar de una pluralidad de formas, directa o indirectamente. Entre los métodos indirectos se encuentra, por ejemplo, el calentamiento por medio de distintos tipos de intercambiadores de calor. Entre los métodos directos, hay dos grupos principales, inyección o infusión con vapor de agua. Al emplear un método directo, se conseguirá un calentamiento extremadamente rápido que en la actualidad es deseable por cuanto que, con el fin de mejorar las propiedades gustativas de, por ejemplo, la leche, es frecuente la intención de calentarla a temperaturas elevadas durante breves períodos de tiempo.
El documento US 4787304 y el documento US 4851250 describen un aparato para calentar una infusión en el que el tubo de descarga de aire y de gas termina en el fondo del recipiente. El documento AU 610233 describe un aparato para calentar una infusión en el que la entrada de vapor de agua se encuentra en la parte superior.
El presente invento se refiere a un aparato que hace uso del calentamiento por infusión. La infusión supone que un líquido finamente dividido es calentado en una cámara de vapor de agua. El principio de calentar un líquido, por ejemplo, un alimento líquido inyectando el alimento en una cámara llena con vapor de agua ha sido conocido desde los principios del siglo diecinueve.
Las primeras instalaciones para calentamiento por infusión se basaban en el mismo principio que los condensadores con los que se condensaba el vapor de agua sobrante de diversos procesos químicos. Las primeras instalaciones ofrecían, así, un infusor que consistía en un autoclave con una entrada para el producto en la región superior del autoclave. La entrada descargaba en una cámara distribuidora que dividía el producto entrante en pequeñas y finas gotitas de líquido. En el fondo del autoclave había una salida para el producto calentado. El autoclave estaba provisto, además, de una entrada para vapor de agua que, en estos primeros infusores, estaba situada en la región inferior del autoclave.
Los primeros infusores con su entrada de vapor de agua situada en la región inferior del autoclave obtenían, por tanto, automáticamente un área "más fría" en las regiones superiores del autoclave. En esta área "más fría" del infusor se recogen de manera natural los gases no condensables que siempre contiene el producto. Los gases no condensables pueden ser, por ejemplo, oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono, y eran emitidos en relación con el producto que se calentaba. Una cantidad menor de los gases puede provenir, también, del vapor de agua empleado en el proceso. Al obtener una recogida natural de los gases con una mezcla muy ligera de vapor de agua, resulta fácil, por tanto, llevarlos fuera por medio de una salida situada en la región superior del autoclave.
Pero, como estos primero infusores adolecían de otro inconveniente, este concepto fue abandonado. El inconveniente residía en que cuando se utilizaban tales infusores, por ejemplo, para leche, el vapor de agua que se inyectaba en el autoclave, a baja altura, hacia las gotitas de líquido finamente divididas hacía que éstas cambiasen de dirección y que muchas de ellas se pegasen a las paredes interiores calientes del infusor, donde la consecuencia inmediata era que el producto se quemaba en tales paredes. Que el producto se queme sobre las paredes lleva consigo problemas higiénicos importantes y dicho producto quemado es extremadamente difícil de limpiar.
Con el fin de evitar el problema que supone que el producto se queme sobre las paredes interiores del infusor, la entrada de vapor de agua se situó en la región superior del infusor. El vapor de agua se suministraba desde arriba, sobre la cámara distribuidora del producto, de forma que las gotitas no se rompían al caer a través de la cámara de vapor de agua. Pero la admisión de este vapor, concurrentemente con la admisión de producto, también presenta sus inconvenientes. Este tipo de admisión del vapor de agua puede hacer que el producto se queme alrededor de las aberturas del distribuidor o en ellas o en los espacios libres que presentaba la cámara distribuidora. Esto interrumpe el calentamiento del producto y la temperatura de éste cae, razón por la que debe incrementarse la presión del vapor de agua, con lo que se producirán más y mayores diferencias de temperatura entre el producto y el vapor de agua. Diseñando las aberturas del distribuidor de tal forma que tengan un borde muy delgado dirigido hacia la cámara de vapor de agua, es posible resolver el problema, ya que tendrán capas de producto quemado muy delgadas que se rompen fácilmente antes de convertirse en disruptivas.
Pero la concurrente admisión de vapor de agua tuvo también como consecuencia que no fuese posible crear el área "fría" en la región superior del autoclave. Los gases no condensables perdieron su punto de recogida natural. Los gases no condensables pueden, también, quedar fácilmente atrapados en bolsas del vapor de agua que circula hacia abajo y en ellas se produce muy fácilmente la mezcla de vapor de agua con los gases no condensables. Esto proporciona un grado considerablemente peor de calentamiento del producto, que debe ser compensado mediante una presión de vapor de agua innecesariamente alta y una mayor diferencia de temperatura entre el vapor de agua y el producto. El consumo de vapor de agua en el proceso será, también, considerablemente superior, ya que es difícil separar el vapor de agua y los gases no condensables en la descarga de los gases.
Objetos del invento
Un objeto del presente invento es obtener una separación natural de gases y vapor de agua y una descarga automática de estos gases combinando una entrada de vapor de agua situada a baja altura con un medidor de temperatura que controle la descarga de los gases no condensables, para obtener una separación natural de gases y vapor de agua y una descarga automática de estos gases.
Otro objeto del presente invento es reducir el consumo de vapor de agua en el proceso, ya que el vapor de agua y los gases no condensables no se entremezclan tan fácilmente.
Solución
Estos y otros objetos se han conseguido, de acuerdo con el presente invento, porque el aparato del tipo descrito a modo de introducción posee las particularidades que lo caracterizan, porque el infusor tiene, al menos, un medidor de temperatura situado en la región superior del autoclave, estando dispuesto el manómetro, merced a un regulador de temperatura, para controlar una válvula de salida para los gases no condensables.
Realizaciones preferidas del presente invento han recibido, además, las particularidades características establecidas en las adjuntas reivindicaciones subordinadas.
Breve descripción de los dibujos adjuntos
Se describirá ahora una realización preferida del presente invento con mayor detalle en lo que sigue, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Fig. 1 es un alzado lateral, parcialmente en sección, de un infusor de acuerdo con el presente invento; y
la Fig. 2 es un diagrama de proceso de una instalación para tratamiento térmico, por medio de calentamiento por infusión.
Los dibujos únicamente muestran aquéllas partes y detalles esenciales para conseguir una comprensión del presente invento.
Descripción de la realización preferida
La Fig. 1 muestra, en alzado lateral, un infusor 1 de acuerdo con el presente invento. El infusor 1 consiste, sustancialmente, en un autoclave usual 2. En su región superior, el autoclave 2 tiene una entrada 3 para el producto que ha de tratarse en el infusor 1. La entrada 3 de producto termina con una cámara distribuidora 4. La cámara distribuidora 4 está situada centralmente en el autoclave y tiene, en su pared inferior 5, un gran número de abertura o espacios. Las aberturas o los espacios están destinados a dividir finamente el producto entrante de manera que éste, cuando entre en el autoclave 2, forme un gran número de pequeñas y finas gotitas 20, que caerán a través del autoclave 2.
En la región inferior, de preferencia en la región más baja, del autoclave 2, donde éste forma una terminación cónica 6, está dispuesta una salida 7 para el producto que ha sido tratado por calor en el infusor 1. La región inferior de la terminación cónica 6 del autoclave 2 funciona como celda de retención en la que permanece el producto durante un cierto período de tiempo antes de ser bombeado para tratamiento adicional.
Además, el infusor 1 está provisto, en la región inferior del autoclave 2, de una entrada 8 para vapor de agua 21. La entrada 8 para vapor de agua está situada muy abajo en el autoclave 2, preferiblemente por encima de la terminación cónica 6 del autoclave 2 y a distancia de la superficie 9 del líquido que está formado por el producto tratado por calor, cuando éste permanece en el autoclave 2 a una cierta temperatura y antes de abandonar el autoclave 2. La entrada 8 para vapor de agua, a través de una cámara distribuidora 10 aislada, conectada a una abertura concéntrica 11 prevista en la superficie 12 de la envuelta del autoclave 2.
En la región superior del autoclave 2 está dispuesta una salida 13 para gases no condensables. La salida 13 está provista de una válvula 14 controlable. En la región superior del autoclave 2 está dispuesto, también, al menos un medidor 15 de temperatura que, mediante un regulador 16 de temperatura, controla la válvula de salida 14. En la realización preferida, el autoclave 2 está provisto de dos medidores 17, 18 de temperatura adicionales situados, preferiblemente, de tal manera que un medidor 17 esté situado a mayor altura que el medidor 15 y el otro medidor 18 se encuentre a menor altura que el medidor 15.
El producto que entra en el infusor 1 es bombeado a través de un conducto a la entrada 3 en la región superior del autoclave 2. El producto entrante (que, por ejemplo, puede consistir en leche) se encuentra normalmente a una temperatura de 75-82ºC pero, en ciertas aplicaciones puede llegar hasta los 120ºC. Desde la entrada 3 y la cámara distribuidora 4, el producto pasa por un gran número de aberturas o espacios previstos en la pared inferior 5 de la cámara distribuidora 4. El producto forma por tanto un gran número de pequeñas gotitas 20 que caen libremente a través del autoclave 2 hasta que alcanzan la superficie 9 del líquido. En su camino de caída por el autoclave 2, las gotitas 20 de producto se encuentran con el vapor de agua 21 a presión, que está a una temperatura de, aproximadamente, 120-170ºC, de preferencia 140-150ºC.
Por condensación, el vapor de agua 21 calienta rápidamente las gotitas 20 de producto a la temperatura deseada y, cuando las gotitas 20 llegan a la superficie 9 del líquido, el producto ha alcanzado la temperatura deseada. La distancia entre la cámara distribuidora 4 para producto y la superficie 9 del líquido debe ser lo bastante grande para que las gotitas 20 de producto tengan tiempo para calentarse a la temperatura deseada. El producto calentado y listo se mantendrá, durante un cierto período de tiempo, en la terminación cónica 6 del autoclave 2 antes de abandonar el infusor 1 por la salida 7.
Como resultado de la admisión de vapor de agua 21 concéntricamente en el autoclave 2, se obtendrá una distribución muy uniforme del vapor de agua 21 en el autoclave 2 y se corre poco riesgo de que el vapor de agua 21 que entra rompa las gotitas 20 de producto. Dado que las gotitas 20 de producto pueden caer relativamente rectas, sin interrupciones, las salpicaduras de producto sobre las paredes interiores calientes del autoclave 2 se reducen al mínimo y, por tanto, se reduce también la cantidad de producto quemado sobre las paredes del autoclave.
Durante el proceso de calentamiento, se desprenden del producto gases 22 no condensables, tales como oxígeno, nitrógeno y dióxido de carbono. Una cierta cantidad de gases 22 no condensables proviene, también, del vapor de agua 21 que se emplea en el proceso. Dado que el infusor 1 tiene una entrada 8 de vapor situada en la región inferior del autoclave 2, se obtendrá naturalmente un área "fría" 19 en las regiones superiores del autoclave 2. Los gases 22 no condensables se recogen de manera muy natural en este área "fría" 19, mezclándose con muy poco vapor de agua 21 procedente del proceso. El área "fría" impide que las aberturas o espacios de la pared inferior 5 de la cámara distribuidora 4 sean calentados por vapor de agua a alta temperatura y, de este modo, se evita que se queme producto en las aberturas o espacios -o en la pared inferior 5- de la cámara distribuidora 4.
Al regulador 16 de temperatura se le da un valor de norma que supere, en unos pocos grados, la temperatura del producto que entra. Cuando el medidor 15 de temperatura lee un valor que escapa a este valor de norma, se envía una señal a la válvula de salida 14 controlable. La válvula 14 se abre y se evacuan los gases 22 no condensables. Con el fin de obtener un área 19 "fría" adecuadamente grande, la realización preferida exige el empleo de otros dos medidores de temperatura 17, 18 que, en principio, funcionan como protecciones de temperatura máxima y mínima, respectivamente. No se debe permitir que el área "fría" 19 se extienda hacia abajo en el autoclave 2, ya que esto puede tener un efecto perjudicial sobre el calentamiento del producto. El área "fría" tampoco debe reducirse hasta alcanzar un volumen tan pequeño que no se consiga la recogida natural de los gases 22 no condensables. Alternativamente, pueden emplearse solamente los medidores 15, 17, de los que el primer medidor 15 regula la válvula 14 y el segundo medidor 17 funciona como protección de temperatura máxima o como protección de temperatura mínima, dependiendo de dónde esté situado con relación al primer medidor 15.
La Fig. 2 muestra cómo un infusor 1 está incluido como parte de una instalación para el tratamiento por calor de un producto alimenticio líquido por medio de calentamiento por infusión. El producto 30 que entra pasa por un depósito de equilibrio 31 y una bomba 32. En un intercambiador de calor 33, por ejemplo un intercambiador de calor de placas, el producto es precalentado a la temperatura deseada, normalmente del orden de 75-82ºC, pero puede trabajarse con temperaturas de hasta 120ºC. El producto así calentado es llevado por un conducto al infusor 1 y es tratado con calor en él, siguiendo el método anteriormente descrito.
El producto tratado y listo es llevado del infusor 1 a un recipiente 34 de expansión, donde se elimina de nuevo el exceso de agua que ha acumulado el producto como resultado del calentamiento por infusión. Mediante una bomba 35 y, posiblemente, un homogeneizador 36, el producto es llevado después a un enfriador 37, por ejemplo, un intercambiador de calor de placas, donde es enfriado a la temperatura deseada. El producto abandona entonces la instalación por un conducto 38 para tratamiento ulterior o para llenar con él finalmente envases destinados al consumidor.
Como será evidente a partir de la descripción que antecede, el presente invento incorpora un aparato en un infusor 1 que ayuda a hacer posible la admisión de vapor de agua 21 a baja altura en el autoclave 2, sin que el flujo 21 de vapor de agua interrumpa la caída de las gotitas 20 de producto a través del autoclave 2. Dado que la entrada de vapor de agua está situada en la región inferior del autoclave 2, se creará, también, un área "fría" 19 en la región superior del autoclave 2, que ayuda a hacer posible la evacuación de los gases 22 no condensables formados en el proceso de manera simple y sin emplear cantidades innecesarias del vapor de agua 21 acompañante.

Claims (4)

1. Un aparato en un infusor (1) para un producto alimenticio líquido, siendo el aparato del tipo que incluye un autoclave (2) con una entrada (3) para el producto situada en su región superior, estando dispuesta dicha entrada (3) para dividir el producto que entra en el autoclave (2) en pequeñas gotitas (20), incluyendo además el infusor (1) una entrada (8) para vapor de agua situada en la región inferior del autoclave (2) y, también, una salida (13) situada en la región superior para gases (22) no condensables, caracterizado porque el infusor (1) tiene, al menos, un medidor (15) de temperatura situado en la región superior del autoclave (2), estando dispuesto dicho medidor (15) de temperatura, mediante un regulador (16) de temperatura, para controlar una válvula de salida (14) para los gases (22) no condensables.
2. El aparato como se ha reivindicado en la reivindicación 1, caracterizado porque la situación de la entrada (8) de vapor de agua en la región inferior del autoclave (2), crea un área "fría" (19) en la región superior del autoclave (2).
3. El aparato como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al regulador (16) de temperatura se le da un valor de norma que supera, en unos pocos grados, a la temperatura del producto entrante en el autoclave (2).
4. El aparato como se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el autoclave (2) tiene, en su región superior, tres medidores (15, 17, 18) de temperatura, de los que uno (17) de los medidores de temperatura está situado por encima del medidor (15) de temperatura y otro (18) de los medidores de temperatura está situado por debajo del medidor (15) de temperatura; y porque están dispuestos de tal manera que el medidor superior (17) funcione como protección de temperatura máxima y el medidor inferior (18) funcione como protección de temperatura mínima.
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