ES2327308B1 - Aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos. - Google Patents
Aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos. Download PDFInfo
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Abstract
Aparato y procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por
ultrasonidos.
Aparato para el calentamiento en continuo y
uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos que comprende
los siguientes elementos: un sensor de temperatura del caudal de
entrada de masa de aceituna molida; un dispositivo de aplicación de
ultrasonidos al caudal de aceituna molida; un sensor de temperatura
del caudal de salida de masa de aceituna molida; y un dispositivo
de control de los ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada de
masa de aceituna molida en función de la información proporcionada
por los sensores de temperatura.
Description
Aparato y procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos.
El objeto principal de la presente invención es
un aparato y un procedimiento que, gracias a la utilización de
ultrasonidos, calienta de manera más rápida y uniforme una masa de
aceitunas durante el proceso de extracción de aceite de oliva.
En la actualidad, el proceso de elaboración del
aceite de oliva virgen está constituido por una serie de etapas, la
primera de las cuales consiste en una molienda y batido de la
aceituna; a continuación, se realiza la separación del aceite de la
materia sólida y del agua de vegetación, mediante centrifugación,
finalizando el proceso con la clarificación del aceite para eliminar
restos de materia sólida y agua antes de su almacenamiento.
De entre todas estas etapas, la operación de
batido es una de las que más influye en la extractabilidad del
proceso y en la calidad de los aceites obtenidos. Esta operación se
realiza en las denominadas "batidoras", que consisten en un
mezclador por agitación que normalmente está rodeado por una camisa
calefactora, cuya misión principal es la de homogeneizar la masa y
tratarla térmicamente para facilitar la coalescencia de las gotas de
aceite y la formación de una fase oleosa continua.
Las dos variables fundamentales de esta fase son
el tiempo de batido y la temperatura de la masa, que definen en
gran medida la efectividad de los siguientes tratamientos y
características del aceite. Es conocido que para extraer la mayor
cantidad de aceite posible es necesario aplicar durante este proceso
una temperatura elevada durante un periodo de tiempo largo. Sin
embargo, esto perjudica la calidad del aceite obtenido, debido a
que se aceleran los procesos oxidativos del aceite y la aireación
de la masa, produciéndose una pérdida de características
organolépticas.
Uno de los motivos que obliga a prolongar el
tiempo de batido es el tiempo que tarda la masa en alcanzar la
temperatura objetivo. Normalmente, en las batidoras actuales la
calefacción de la masa se realiza mediante transferencia de calor
desde la superficie de la camisa calefactora hacia el interior de
la pasta de aceituna. Esta transferencia se realiza lentamente, como
consecuencia de la baja capacidad calorífica de la masa de
aceituna, y además no se puede utilizar una temperatura muy elevada
para evitar el sobrecalentamiento como consecuencia de la inercia
térmica.
El documento ES 167203 describe un sistema de
batido novedoso debido a la situación y movimiento de las palas. El
calentamiento se efectúa en una cuba aproximadamente cilíndrica,
haciendo circular agua caliente por una doble pared que recubre el
depósito de batido.
El documento ES 153102 soluciona el problema del
calentamiento de la pasta de aceitunas de un modo parecido al
documento anterior, aunque modifica la forma del fondo del depósito
de batido, que pasa a ser esférico para facilitar las labores de
limpieza. El calentamiento se sigue efectuando haciendo pasar un
flujo de agua caliente por una camisa del depósito.
El documento ES 2140259 describe una
termo-batidora para masa de aceitunas
perfeccionada, en la que el sistema de calefacción se incorpora en
las propias paletas batidoras. Ello permite reducir 100 veces la
superficie de transmisión térmica sin disminuir la aportación de
calor a la masa, además de disminuir las pérdidas.
Finalmente, el documento US 4522119 realiza el
calentamiento de la pasta mediante un intercambiador de calor
multitubular de envolvente y conducto con camisa calefactora.
La presente invención describe un aparato y
procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de la
masa de aceitunas que se basa en la utilización de ultrasonidos.
Esta tecnología tiene la ventaja de permitir un calentamiento más
rápido y uniforme que el conseguido por cualquiera de los
procedimientos de acuerdo con la técnica anterior. Este
procedimiento se inicia después de la etapa de trituración de la
aceituna, una vez se ha obtenido un flujo continuo de masa de
aceituna molida que avanza por tuberías, normalmente de acero
inoxidable, impulsado por medios adecuados.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato para el calentamiento en
continuo de masa de aceituna molida por ultrasonidos caracterizado
porque el calentamiento se realiza utilizando ultrasonidos de
potencia. Además, de acuerdo con una realización preferida de la
invención, dicho calentamiento se realiza indirectamente a través
de las tuberías por las que fluye la masa de aceituna molida.
Los ultrasonidos de potencia son radiaciones
acústicas con una frecuencia que está comprendida entre
20-100 kHz y con intensidades acústicas que pueden
variar entre 0,1 W/cm^{2} y varios kW/cm^{2}, y que pueden
aplicar una elevada cantidad de energía sobre un cuerpo deseado,
incrementando así su temperatura. Estas radiaciones son emitidas
con ayuda de un elemento piezoeléctrico, cuya frecuencia de
vibración modifica la frecuencia de los ultrasonidos de potencia
emitidos. La energía aplicada se puede controlar variando la
frecuencia y amplitud de las radiaciones, controlando de este modo
también el incremento de temperatura del cuerpo sobre el que se
aplican, en este caso del caudal de aceituna molida. En el presente
documento, se entiende que el control de la aplicación de
ultrasonidos de potencia incluye control de potencia entre 120 W y
1200 W y control de frecuencia entre 20 kHz y 40 kHz.
De acuerdo con una realización preferida de la
invención, el aparato para el calentamiento en continuo de una masa
de aceituna por ultrasonidos se caracteriza porque comprende los
siguientes elementos:
- sensor de temperatura del caudal de entrada de
masa de aceituna molida;
- dispositivo de aplicación de ultrasonidos al
caudal de aceituna molida;
- sensor de temperatura del caudal de salida de
masa de aceituna molida;
- dispositivo de control de los ultrasonidos
aplicados y del caudal de entrada de masa de aceituna molida en
función de la información proporcionada por los sensores de
temperatura.
El dispositivo de aplicación de ultrasonidos
será cualquier dispositivo que permita aplicar ultrasonidos a un
flujo continuo de masa de aceituna molida, pudiendo tener una forma
cilíndrica para acoplarse al conducto por el que pasa la masa de
aceituna, así como aplicar los ultrasonidos directamente a la masa
de aceitunas o a la tubería por la que fluye dicha masa.
De acuerdo con otra realización preferida más de
la invención, el dispositivo de aplicación de ultrasonidos
comprende unos transductores piezoeléctricos sobre los cuales actúa
el dispositivo de control de los ultrasonidos aplicados. De este
modo, se puede controlar la frecuencia de los ultrasonidos aplicados
a la masa de aceituna molida, elevando su temperatura hasta unos
valores deseados, desde una temperatura ambiente de entre 15 y 18ºC
hasta la temperatura objetivo de entre 28 y 35ºC.
En otra realización preferida de la invención,
el dispositivo de aplicación de ultrasonidos es de acero
inoxidable.
El dispositivo de control de los ultrasonidos
aplicados puede ser cualquier dispositivo al que se pueda dotar de
la lógica necesaria, y que pueda modificar las características de
los ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada. Por ejemplo,
aunque sin limitarse, podría ser un microcontrolador, un ordenador,
un PLC, etc.
Para medir las temperaturas de la masa de
aceituna molida se puede utilizar cualquier tipo de sensor de
temperatura conocido, incluyendo sensores de temperatura por
infrarrojos, de contacto, termopares, etc.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se describe un procedimiento que comprende las
siguientes operaciones:
- medición de la temperatura de entrada de la
masa de aceituna molida en el aparato para el calentamiento en
continuo de masa de aceituna por ultrasonidos;
- aplicación de ultrasonidos de potencia a la
masa de aceituna molida utilizando el dispositivo de aplicación de
ultrasonidos; de acuerdo con realizaciones preferidas de la
invención, la potencia de los ultrasonidos aplicados está entre 120
W y 1200 W, y su frecuencia entre 20 kHz y 40 kHz.
- medición de la temperatura de salida de la
masa de aceituna molida del aparato para el calentamiento en
continuo de masa de aceituna por ultrasonidos;
- control, en función de las temperaturas de
entrada y salida de la masa de aceituna molida, de la aplicación de
ultrasonidos de potencia y del caudal de entrada al aparato de la
masa de aceituna molida para obtener una temperatura de salida del
aparato deseada de la masa de aceituna molida. De acuerdo con una
realización preferida de la invención, la temperatura de salida está
dentro del rango de 28ºC a 35ºC, y de acuerdo con otra realización
preferida, el caudal de masa de aceituna molida de entrada está
entre 500 y 1500 Kg/h.
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Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra un esquema del aparato para
el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida
por ultrasonidos de acuerdo con la invención.
Figura 2.- Muestra un diagrama de bloques que
representa el procedimiento para el calentamiento en continuo y
uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo con
la presente invención.
De acuerdo con una realización preferente de la
presente invención, la Fig. 1 representa un aparato (7) para el
calentamiento en continuo de masa de aceituna por de ultrasonidos
que comprende unos conductos (2) de acero inoxidable a través de
los cuales se desplaza la masa de aceituna molida. Un sensor de
temperatura (3) mide la temperatura de la masa de aceituna molida
antes de su entrada en el dispositivo de aplicación (4) de
ultrasonidos, fabricado en acero inoxidable, y que puede ser un
dispositivo que aplique los ultrasonidos directamente a la masa de
aceitunas, o un dispositivo que aplique los ultrasonidos a la
tubería de acero inoxidable por la que pasa dicha masa. Otro sensor
de temperatura (5) mide la temperatura de la masa a la salida del
dispositivo (4) de aplicación de ultrasonidos. El dispositivo de
control (6) de los ultrasonidos aplicados recibe los dos datos
referentes a las temperaturas y actúa sobre los transductores
piezoeléctricos, modificando así las características de los
ultrasonidos aplicados a la masa de aceituna molida, y sobre el
caudal de entrada, por ejemplo, a través de una bomba (no
mostrada).
La Fig. 2 muestra un diagrama que representa la
secuencia de operaciones seguida por el procedimiento de acuerdo
con la presente invención. En ella:
- A:
- Molienda
- B:
- Medida de la temperatura
- C:
- Aplicación de los ultrasonidos
- D:
- Modificación de la potencia y/o frecuencia de los ultrasonidos y/o del caudal de entrada
- E:
- Medida de la temperatura
- F:
- ¿Temperatura deseada?
- G:
- Separación
En esta figura, se observa que el proceso de
batido se produce después de un proceso de molienda en el cual se
produce la pasta de aceituna. En primer lugar, se realiza una
primera medida de la temperatura de la masa cuando entra en el
aparato (7) para el calentamiento en continuo de masa de aceituna
molida. A continuación, un caudal de 1000 Kg/h de masa de aceituna
pasa por el dispositivo de aplicación (4) de ultrasonidos, donde
los ultrasonidos de potencia elevan la temperatura de la masa hasta
unos 33ºC, y posteriormente se realiza una segunda medida de la
temperatura del flujo continuo de masa de aceituna molida. En caso
de que la temperatura no haya alcanzado aún la temperatura deseada,
o su temperatura sea excesiva, el dispositivo de control (6) de los
ultrasonidos aplicados modificará las características de los
ultrasonidos aplicados o el caudal de entrada para controlar que
esta temperatura de salida sea la deseada. En el presente ejemplo,
se puede regular la potencia cedida por el dispositivo de
aplicación (4) de ultrasonidos en escalones que representan los
porcentajes 10%, 25%, 50%, 75% y 100% de la potencia nominal de 1200
W, con una frecuencia de 30 kHz.
Claims (10)
1. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos,
caracterizado porque el calentamiento se realiza utilizando
ultrasonidos de potencia.
2. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque el
calentamiento se realiza indirectamente a través de las tuberías
por las que fluye dicha masa de aceituna molida.
3. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque comprende los siguientes elementos:
- sensor de temperatura (3) del caudal de
entrada de masa de aceituna molida;
- dispositivo de aplicación (4) de ultrasonidos
al caudal de aceituna molida;
- sensor de temperatura (5) del caudal de salida
de masa de aceituna molida;
- dispositivo de control (6) de los ultrasonidos
aplicados y del caudal de entrada de masa de aceituna molida en
función de la información proporcionada por los sensores de
temperatura (3, 5).
4. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos según la
reivindicación 1, donde el dispositivo de control (6) de los
ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada al aparato (7) se
selecciona de: un microcontrolador, un ordenador y un PLC.
5. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo
con la reivindicación 1, donde el dispositivo de aplicación (4) de
ultrasonidos dispone de unos transductores piezoeléctricos sobre
los cuales actúa el dispositivo de control (6) para controlar la
frecuencia de los ultrasonidos.
6. Aparato (7) para el calentamiento en continuo
y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo
con la reivindicación 1, donde el dispositivo de aplicación (4) de
ultrasonidos es de acero inoxidable.
7. Procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos que
lleva a cabo el aparato descrito en las reivindicaciones
anteriores, que comprende las siguientes operaciones:
- medir la temperatura de entrada de la masa de
aceituna molida en el aparato (7) para el calentamiento en continuo
de masa de aceituna por ultrasonidos;
- aplicar ultrasonidos de potencia a la masa de
aceituna molida mediante el dispositivo (4) de aplicación de
ultrasonidos;
- medir la temperatura de salida de la masa de
aceituna molida del aparato (7) para el calentamiento en continuo
de masa de aceituna por ultrasonidos;
- controlar, en función de las temperaturas de
entrada y salida de la masa de aceituna molida, la aplicación de
ultrasonidos de potencia y el caudal de entrada al aparato (7) de
masa de aceituna molida para obtener una temperatura de salida del
aparato (7) deseada de la masa de aceituna molida.
8. Procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos
acuerdo con la reivindicación anterior, caracterizado porque
la temperatura de salida está dentro del rango de 28ºC a 35ºC.
9. Procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de
acuerdo con las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque
el caudal de masa de aceituna molida de entrada está entre 500 y
1500 Kg/h.
10. Procedimiento para el calentamiento en
continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de
acuerdo con las reivindicaciones 7-9,
caracterizado porque la potencia de los ultrasonidos
aplicados está entre 120 w y 1200 w.
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20091027 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2327308B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180912 |