ES2746477T3 - Aparato y procedimiento para el secado al vacío de materiales orgánicos con microondas - Google Patents

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Abstract

Un aparato (20) para deshidratar material orgánico (40), que comprende: (a) una cámara (22) de vacío que tiene un extremo (30) de entrada para la introducción de un recipiente (38) para el material orgánico en la cámara de vacío y un extremo (24) de descarga para remover el recipiente; (b) un generador (56) de microondas; (c) una ventana (54) transparente a microondas para la transmisión de radiación de microondas desde el generador (56) de microondas hacia la cámara (22) de vacío; (d) medios para reducir la presión (100) dentro de la cámara (22) de vacío; (e) medios (36) para cargar el recipiente (38) en el extremo (30) de entrada de la cámara (22) de vacío; (f) medios (76, 78, 68, 80, 84, 86) para hacer girar el recipiente dentro de la cámara (22) de vacío alrededor de un eje horizontal; (g) medios (112, 114) para desplazar el recipiente (38) rotatorio a través de la cámara (22) de vacío desde el extremo (30) de entrada hasta el extremo (34) de descarga de la misma; y (h) medios (42) para descargar el recipiente (38) de material orgánico deshidratado a partir de la cámara de vacío en el extremo de descarga (34) de dicha cámara.

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato y procedimiento para el secado al vacío de materiales orgánicos con microondas
Campo de la invención
La presente invención se refiere a aparatos y procedimientos para secar en vacío con microondas materiales orgánicos como por ejemplo productos alimenticios y plantas medicinales.
Antecedentes de la invención
La deshidratación de materiales orgánicos es común en el procesamiento de los alimentos y en la industria de la herbolaria medicinal. Puede efectuarse para conservar los productos para almacenamiento, por ejemplo, frutas y verduras, los productos deshidratados son después rehidratados para consumo. La deshidratación puede también efectuarse para crear un producto que es utilizado en forma deshidratada, por ejemplo hierbas secadas y varios tipos de tipos de hojuelas. Los procedimientos convencionales de deshidratación de estos materiales incluyen el secado con aire y la liofilización. Ambos procedimientos de secado presentan limitaciones. En términos generales, el secado con aire es lento y la liofilización es costosa, y ambos procedimientos tienden a degradar la apariencia y textura de los productos.
Se sabe también en la técnica deshidratar alimentos materiales vegetales a través de deshidratación en vacío por microondas. Los ejemplos de esta técnica se encuentran en la literatura de patente incluyendo los documentos: US 4,664,924 Sugisawa y col.; US 6,128,321 Durance y col.; US 6,956,865 Durance y col.; US 4,389,794 Bitterly; US 4,809,596 Akutsu y col.; US 4,882,851 Wennerstrum y col.; y WO 02/103407 A1 Radas et al; Li y col., CN 2870478 Y; Gross y col., US 5,020,237; Durance y col., US 5,962,057 y US 5,672,370; Kantor y col., CA 2,557,628; Wang y col., CA 2,354,300; Tsai y col., US 2006/0286234 A1; y Tillett y col., CA 1,158,432. El secado en vacío con microondas es un procedimiento rápido que puede proporcionar productos con calidad mejorada en comparación con los productos secados con aire y con los productos liofilizados. Puesto que el secado se efectúa bajo presión reducida, el punto de ebullición del agua y el contenido de oxígeno de la atmósfera son reducidos de tal manera que los componentes alimenticios o medicinales sensibles a la oxidación y a la degradación térmica pueden ser conservados en un mayor grado que en el caso del secado con aire. El procedimiento de secado es también mucho más rápido que el secado con aire o que la liofilización. La presente invención se refiere a mejoras en la técnica de secado en vacío con microondas.
Sumario de la invención
De conformidad con un aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para deshidratar material orgánico. Una cámara de vacío tiene un extremo de entrada para la introducción de un recipiente del material a deshidratar y un extremo de salida para retirar el recipiente del material deshidratado. El aparato tiene un generador de microondas y una ventana transparente a microondas para transmisión de radiación de microondas desde el generador hacia la cámara de vacío. Incluye medios para reducir la presión dentro de la cámara de vacío, medios para cargar el recipiente de material orgánico en el extremo de entrada, medios para hacer girar el recipiente dentro de la cámara de vacío, medios para desplazar el recipiente rotatorio desde el extremo de entrada hasta el extremo de descarga, medios para descargar el recipiente de material deshidratado de la cámara de vacío en el extremo de descarga. El aparato puede incluir opcionalmente medios para enfriar el material orgánico deshidratado a una presión inferior a la presión atmosférica.
De conformidad con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para deshidratar material orgánico, y el aparato comprende una cámara de vacío, un generador de microondas y una ventana transparente a las microondas para transmitir una radiación de microondas a partir del generador en la cámara de vacío, y medios para soplar una corriente de aire u otro gas en la cámara de vacío adyacente a la ventana. Este aspecto de la presente invención se enfoca a la reducción del arco de radiación de microondas que ocurre en deshidratadores en vacío con microondas. Dicho arco puede destruir las ventanas transparentes a las microondas de la cámara de vacío y provocar que los productos en procedimiento de deshidratación se quemen. Los presentes inventores han descubierto que mediante el hecho de soplar una corriente de gas adyacente a la parte interna de las ventanas transparentes para microondas, dentro de la cámara de vacío, se reduce el arco durante la operación de un aparato de vacío con microondas. Se cree que esto se debe primero a la creación de un gradiente de presión entre la ventana y la parte interna de la cámara de vacío y, segundo, a la prevención de la condensación de agua y otros materiales volátiles en la parte interna de la ventana.
De conformidad con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para deshidratar un material orgánico. Se proporciona un recipiente transparente a las microondas que contiene el material orgánico a deshidratar. El recipiente es introducido en una cámara de vacío, la cámara se encuentra a una presión inferior a la presión atmosférica. El recipiente es rotado dentro de la cámara de vacío y el recipiente en rotación es desplazado a través de la cámara de vacío mientras se aplica radiación de microondas para deshidratar los materiales orgánicos. El recipiente de material orgánico deshidratado es entonces removido de la cámara de vacío. El procedimiento puede incluir opcionalmente el paso de enfriar el material a una presión inferior a la presión atmosférica después de la remoción del material orgánico deshidratado de la cámara de vacío.
De conformidad con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento para deshidratar un material orgánico. Se evacúa una cámara de vacío, es decir, se lleva a una presión que es inferior a la presión atmosférica. Una radiación de microondas es transmitida en la cámara de vacío a través de una ventana transparente a las microondas. Una corriente de gas, por ejemplo, aire, nitrógeno o helio es soplada en la cámara de vacío adyacente a la ventana. El material orgánico a deshidratar es introducido en una cámara de vacío y se permite su deshidratación. El material deshidratado es entonces removido de la cámara de vacío.
Los materiales orgánicos que pueden ser deshidratados utilizando los aparatos y procedimientos de la presente invención incluyen productos alimenticios tales como frutas, bayas (por ejemplo, arándanos, ráspanos, fresas), verduras, hojuelas (por ejemplo, manzana, papa, plátano, tortilla), hierbas, carnes, nutracéuticos, semillas, flores y otros materiales vegetales tales como raíces, tubérculos, tallos, hojas, etc.
Estas y otras características de la presente invención serán aparentes a partir de la descripción siguiente y a partir de los dibujos de las realizaciones preferidas.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista isométrica de un aparato de conformidad con una modalidad de la presente invención.
La figura 2 es una vista isométrica del aparato del lado opuesto.
La figura 3 es una vista en planta superior del mismo, parcialmente en corte.
La figura 4 es una vista en elevación lateral del mismo, parcialmente en corte.
La figura 5 es una vista en corte en la línea 5-5 de la figura 4.
La figura 6 es una vista isométrica del ensamble de ventana de microondas en la cámara de vacío.
Las figuras 7 y 8 son vistas isométricas de la jaula cilíndrica rotatoria que contiene una canasta.
La figura 9 es una vista de extremo del aparato, parcialmente en corte.
Descripción de las realizaciones preferidas
El Aparato de Deshidratación
En términos generales, el aparato 20 de deshidratación tiene una cámara 22 de vacío dentro de la cual un material orgánico en un recipiente 38 cilíndrico es deshidratado, un generador 56 de microondas, una cámara 150 de equilibrio para enfriar el material deshidratado a presión reducida, un módulo 36 de carga para cargar recipientes en la cámara de vacío, un módulo 42 de transferencia para transferir recipientes desde la cámara de vacío hasta la cámara de equilibrio y un módulo 154 de descarga.
Cada uno de los módulos 36 de carga, módulo 42 de transferencia y módulo 154 de descarga tiene un par de esclusas de aire, respectivamente 101 y 102, 130 y 111, y 164 y 170. Permiten que los recipientes sean, respectivamente, cargados en la cámara de vacío, transferidos desde la cámara de vacío hacia la cámara de equilibrio y descargados a partir de la cámara de equilibrio mientras mantienen esas cámaras a las presiones reducidas requeridas para el procedimiento de deshidratación. La estructura de cada una de las esclusas de aire es la misma, y comprende una puerta de auto-sellado que puede desplazarse dentro de una carcasa gracias a un pistón de un cilindro de aire. Levantando la puerta dicha puerta se abre y permite el pasaje de un recipiente; bajando la puerta dicha puerta se cierra y forma un sello hermético al aire.
El aparato 20 de deshidratación tiene una cámara 22 de vacío soportada por un soporte 24. La cámara 22 tiene una pared 26 cilíndrica, una cubierta 28 de extremo en el extremo 30 de entrada de la cámara y una cubierta 32 de extremo en el extremo 34 de descarga de la cámara. El módulo 36 de carga está soportado en un soporte 37 y conectado a la cubierta 28 de extremo en el extremo 30 de entrada para cargar recipientes 38 que contienen materiales 40 orgánicos a deshidratar en la cámara 22 de vacío. El módulo 42 de transferencia soportado en un soporte 43 está conectado a la cubierta 32 de extremo en el extremo 34 de descarga opuesto de la cámara de vacío. La cámara 22 de vacío está orientada con su eje longitudinal aproximadamente horizontal. Los soportes 37, 43 están soportados en ruedas 25 respectivas colocadas en rieles 27, lo que facilita la separación de los módulos a partir de la cámara de vacío y cámara de equilibrio para mantenimiento del aparato.
La pared 26 cilíndrica de la cámara 22 de vacío tiene dos ensambles 44, 46 de ventana para transmisión de radiación de microondas en la cámara. Como se puede observar mejor en la Figura 6, cada ensamble de ventana tiene un marco 48 rectangular que se extiende desde el lado externo de la pared 26 con una orilla 50 en el borde externo del marco 48. Una ventana 54 transparente a las microondas está colocada en la brida. La ventana 54 está fijada en su lugar por medio de un espaciador 52 y una bocina 53 de entrada de microondas, la cual está fijada sobre la brida 50 de marco de ventana a través de una brida 55 en la base de la bocina 53 de entrada. Las bocinas 53 de entrada están fijadas operativamente sobre un generador 58 de microondas por medio de guías de ondas (no ilustrado). Las bocinas 53 de entrada de microondas son rectangulares en cuanto a su sección transversal en su extremo superior, teniendo los rectángulos un lado 57 corto y un lado 59 largo. Los lados 59 largos de las bocinas 53 de entrada de microondas de los ensambles 44, 46 de ventana están orientados paralelos al eje longitudinal de la cámara 22 de vacío.
Un puerto 58 de entrada de aire en cada marco 48 rectangular, adyacente a las ventanas 54 está conectado a través de un conducto 60 de aire a una fuente 62 de aire comprimido. A través de estos puertos de entrada, el aire es soplado a través de las ventanas 54, dentro de la cámara 22 de vacío. Alternativamente, el puerto 58 de entrada está conectado a una fuente de otro gas como por ejemplo, un gas inerte como por ejemplo nitrógeno o helio.
Una jaula 64 cilíndrica rotatoria dentro de la cámara de vacío es adaptada para recibir y rotar los recipientes 38. La jaula 64 cilíndrica es una estructura con lados abiertos. La jaula 64 cilíndrica tiene un engrane 66, 68 dentado en cada extremo longitudinal respectivo, conectado a través de un conjunto de miembros 70 longitudinales circunferencialmente espaciados. Los anillos 72 de soporte circunferenciales están fijados a los miembros 70 longitudinales a aproximadamente una cuarta parte y tres cuartas partes de la distancia entre los engranes 66, 68 dentados. La jaula 64 cilíndrica está reforzada por varillas 73 de marco de acero fijadas sobre los miembros 70 longitudinales sobre su longitud y a través de anillos 74 de marco de acero adyacentes a los engranes 66, 68 dentados y en el punto medio longitudinal de la jaula cilíndrica. La jaula cilíndrica aloja seis recipientes 38 de extremo a extremo. Para propósitos de ilustración, la jaula cilíndrica y la cámara de vacío se muestran en los dibujos como conteniendo solamente cuatro recipientes. La jaula cilíndrica y la cámara de vacío pueden fabricarse de un tamaño apropiado para contener cualquier número seleccionado de recipientes.
Un par de engranes en cada extremo de la cámara de vacío soportan la jaula cilíndrica. Dos engranes 76, 78 están montados en la cubierta 28 de extremo en el extremo 30 de entrada de la cámara de vacío para enganchar el engrane 66 dentado, y dos engranes (uno de los cuales se indica a través del número de referencia 80 en la Figura 4) están montados en la cubierta 32 de extremo en el extremo 34 de descarga para enganchar el otro engrane 68 dentado. Un engrane 76, 80 de cada juego es impulsado por un rotor 84, 86 respectivo, sincronizados juntos para hacer girar la jaula 64 cilíndrica a lo largo de su eje longitudinal, horizontal, dentro de la cámara de vacío.
El módulo 36 de carga tiene una cámara 88 de entrada de recipiente adyacente a la cubierta 28 de extremo de la cámara de vacío con una abertura a través de la cubierta 28 de extremo alineada con el extremo 92 de recepción abierto de la jaula 64 cilíndrica de tal manera que un recipiente 38 en la cámara 88 de entrada pueda ser empujado a través de la abertura 90 en la jaula 64 cilíndrica. El módulo 36 de carga tiene un canal 94 de carga para la introducción de recipientes en la cámara 88 de entrada. El canal 94 de carga tiene un extremo 96 interno adyacente a la cámara 88 de entrada y un extremo 98 externo. Un ensamble 101 de esclusa de aire se proporciona en el extremo 98 externo del canal 94 de carga. Comprende una puerta 103 de auto-sellado que puede desplazar dentro de una carcasa 105 para cerrar el canal 94 de carga con sello hermético al aire, cuando se encuentra en su posición bajada y para abrir el canal de carga cuando se encuentra en su posición elevada. El canal 94 de carga está separado de la cámara 88 de entrada por un ensamble 102 de esclusa de aire. Este ensamble tiene una puerta 104 de auto-sellado que puede desplazarse dentro de una carcasa 106 a través de la acción de un pistón en un cilindro 99 de aire para cerrar el canal 94 de carga con un sello hermético al aire cuando se encuentra en su posición bajada, y para abrir el canal de carga, cuando se encuentra en su posición elevada, para permitir que un recipiente 38 pase en la cámara 88 de entrada. El módulo de entrada incluye un ensamble 107 de elevación de recipiente, impulsado por un cilindro 109 de aire y una charola 117. La charola está colocada para contener uno o varios recipientes y para elevar los recipientes hasta el extremo 98 externo del canal 94 de carga. El canal de carga está inclinado hacia abajo, desde la esclusa 101 de aire hasta la cámara 88 de entrada de tal manera que un recipiente, colocado en el canal de carga con su eje, longitudinal orientado horizontalmente y paralelo al eje longitudinal de la jaula 64 cilíndrica, pueda rodar en la cámara 88 de entrada bajo la fuerza de la gravedad.
El canal 94 de carga tiene un puerto 108 de vacío conectado por un conducto a un sistema 100 de vacío, para evacuar el canal de carga. Un puerto 110 de vacío se proporciona en la cámara 88 de entrada, conectado por un conducto al sistema 100 de vacío, para evacuar la cámara de entrada y la cámara de vacío. Los puertos de vacío adicionales (no ilustrado) conectados al sistema 100 de vacío se proporcionan a la cámara 22 de vacío para su evacuación, incluyendo la evacuación del aire soplado en la cámara de vacío a través de los puertos 58 de entrada de aire, y remoción de la humedad que se evapora del material orgánico durante la deshidratación. Se proporcionan condensadores 41 en el sistema 100 de vacío para remover humedad de dicho sistema.
Un cilindro 112 de aire con un pistón 114 que empuja un recipiente se fija sobre la cámara 88 de entrada. El pistón 114 puede desplazarse entre una posición que se extiende en la cámara 88 de entrada y una posición retraída. El pistón puede por consiguiente desplazar recipientes 38 fuera de la cámara 88 de entrada y a través de la jaula 64 cilíndrica y la cámara 22 de vacío, como se comentó abajo.
El módulo 42 de transferencia de recipientes se proporciona para transferir recipientes de material deshidratado desde la cámara de vacío hasta la cámara 150 de equilibrio. El módulo 42 de transferencia tiene una cámara 116 de descarga de recipientes fijada sobre la cubierta 32 de extremo de la cámara 22 de vacío, con una abertura 118 a través de la cubierta 32 de extremo alineada con el extremo 120 de descarga abierto de la jaula 64 cilíndrica, de tal manera que un recipiente 38 en la jaula cilíndrica pueda ser empujado a través de la abertura 118 en la cámara de descarga 116. El módulo 42 de transferencia tiene un canal 122 de transferencia para la remoción de recipientes a partir de la cámara 116 de descarga. El canal 122 de transferencia está separado de la cámara 116 de descarga de recipientes por el ensamble 130 de esclusa de aire que tiene una puerta 132 de auto-sellado que puede desplazarse dentro de una carcasa 134 para cerrar para formar un sello hermético al aire y para abrir el canal 122 de transferencia, cuando se encuentra en su posición elevada, para permitir que un recipiente 38 pase de la cámara 116 de descarga al canal 122 de transferencia. El módulo 42 de transferencia tiene una cámara 151 de entrada separada del canal 122 de transferencia por un ensamble 111 de esclusa de aire. Este ensamble tiene una puerta de auto-sellado que puede desplazarse entre una carcasa 115 para abrir y sellar el canal 122 de transferencia. El canal de transferencia tiene un puerto 136 de vacío conectado por un conducto a un sistema 97 de vacío, para la evacuación del canal de transferencia. El canal de transferencia tiene una pendiente hacia abajo, a partir de la cámara 116 de descarga hacia la cámara 151 de entrada de tal manera que un recipiente en la cámara 116 de descarga pueda rodar en la cámara 151 de entrada bajo la fuerza de la gravedad.
La cámara 151 de entrada tiene una abertura 153 alineada con el extremo 155 de recepción abierto de la cámara 150 de equilibrio de tal manera que un recipiente 38 en la cámara 151 de entrada pueda ser empujado a través de la abertura 153 en la cámara de equilibrio. Un cilindro 157 de aire con un pistón que empuja un recipiente 159 está fijado sobre la cámara 151 de entrada. El pistón 159 puede desplazarse entre una posición que se extiende entre la cámara 151 de entrada y una posición retraída. El pistón puede extraer recipientes 38 de la cámara 151 de entrada y llevarlos a la cámara de equilibrio.
La cámara 150 de equilibrio desempeña la función de enfriar el material deshidratado antes que el material esté expuesto a la presión atmosférica. Esto mejora la apariencia y textura del producto. El enfriamiento se efectúa manteniendo el producto deshidratado a baja presión de la cámara de equilibrio durante un tiempo de permanencia suficiente para el enfriamiento, por ejemplo, 15 minutos. No se requiere de enfriamiento auxiliar, por ejemplo a través de refrigeración, en la cámara de equilibrio. La cámara de equilibrio puede describirse como una cámara de enfriamiento a baja presión.
El módulo 154 de descarga de cámara de equilibrio tiene una cámara 156 de descarga de recipiente adyacente al extremo 158 de descarga de la cámara de equilibrio. La cámara 156 de descarga tiene una abertura 160 alineada con el extremo 158 de descarga abierto de la cámara de equilibrio de tal manera que un recipiente 38 que es desplazado a través de la cámara de equilibrio, como se comentó abajo, pase a través de la abertura 160 en la cámara 156 de descarga. El módulo 154 de descarga tiene un canal 162 de descarga para la remoción de recipientes a partir de la cámara 156 de descarga. El canal 162 de descarga está separado de la cámara 156 de descarga por un ensamble 164 de esclusa de aire que tiene una puerta 166 de auto-sellado que puede desplazarse dentro de una carcasa 168 para cerrar con el objeto de formar un sello hermético al aire y para abrir el canal 162 de descarga, cuando se encuentra en su posición elevada, para permitir que un recipiente pase de la cámara 156 de descarga hacia el canal 162 de descarga. El segundo ensamble 170 de esclusa de aire se proporciona en el extremo de salida del canal 162 de descarga. Este segundo ensamble de esclusa de aire tiene una puerta 172 de auto-sellado que puede desplazarse dentro de la carcasa 174, para sellar la cámara de descarga y para abrir con el objeto de permitir que un recipiente en el canal de descarga salga del módulo 154 de descarga. El canal 162 de descarga está inclinado hacia abajo, a partir de la cámara 156 de descarga hacia el segundo ensamble 170 de esclusa de aire de tal manera que un recipiente en la cámara de descarga pueda rodar a través del módulo de descarga y fuera de él bajo la fuerza de la gravedad. Los recipientes que salen del módulo de descarga pueden ser recibidos en una charola o bien banda transportadora, etc., por un operador.
Un puerto 176 de vacío en el canal 162 de descarga está conectado a través de un conducto al sistema 97 de vacío, lo que permite la evacuación del canal de descarga. La cámara 156 de descarga tiene también un puerto 178 de vacío conectado a través de un conducto al sistema 97 de vacío, para evacuar la cámara de descarga y la cámara de equilibrio. Los puertos de vacío adicionales (no ilustrados) conectados a un sistema 97 de vacío, se proporcionan en la cámara de equilibrio para su evacuación, incluyendo remoción de humedad residual que se evapora del material orgánico. Un condensador 41 se proporciona para remover humedad en el sistema 97 de vacío. El sistema 97 de vacío para la cámara de equilibrio es separada del sistema 100 de vacío de la cámara de vacío, puesto que estas dos cámaras pueden ser operadas a presiones diferentes.
Se proporcionan medios dentro de la cámara de equilibrio para hacer girar los recipientes 38 y para desplazarlos desde el extremo 155 de recepción hasta el extremo 158 de descarga. Dos rodillos 180 de soporte de canasta se extienden a lo largo de la cámara de equilibrio, adyacentes a su lado inferior, para girar alrededor de un eje paralelo al eje longitudinal de la cámara de equilibrio. Un motor impulsor (no ilustrado) se coloca para impulsar uno de los rodillos 180, proporcionando la rotación del rodillo y por consiguiente de los recipientes soportados en los rodillos 180 alrededor de un eje paralelo al eje longitudinal de la cámara de equilibrio. Dos juegos de ruedas 182 de rodillos están montados en ménsulas 184 longitudinales elevables para girar alrededor de un eje perpendicular al eje longitudinal de la cámara de equilibrio. Las ménsulas 184 se extienden a lo largo de la cámara de equilibrio, adyacentes a su lado inferior, entre los rodillos 180 de soporte. Tres ménsulas 186 de elevación, una cerca de cada extremo y una en la parte media de la cámara de equilibrio, debajo de las ménsulas 184 longitudinales se colocan para movimiento vertical por medio de pistones. El accionamiento de los pistones 188 eleva las ménsulas 186 de elevación que, a su vez, elevan las ménsulas 184 longitudinales de tal manera que las ruedas 182 de rodillo enganchen los recipientes 38 y los levanten de los rodillos 182 de soporte, permitiendo el movimiento longitudinal de las canastas a través de la cámara de equilibrio en las ruedas 182 de rodillo como se describirá con mayores detalles abajo.
Se entenderá que el aparato 20 de deshidratación incluye sistemas de control computarizado para la operación de las esclusas de aire, motores, pistones, generadores de microondas, bombas de vacío y elevadores de recipientes.
El recipiente 38 tiene una canasta fabricada de polietileno de alta densidad, con una pared 138 lateral cilíndrica, una pared 140 de fondo cerrada y una tapa 142 removible. La pared lateral, pared de fondo y tapa están perforadas por una pluralidad de orificios 144 para que el vapor de agua que proviene del material orgánico se escape durante el procedimiento de deshidratación. La canasta tiene una pluralidad de nervios 147 de soporte y un anillo 145 de soporte. Unas paredes 146 divisorias que se extienden longitudinalmente dividen el espacio interior en cuatro segmentos, para promover el volcado de los materiales en las canastas, conforme las canastas giran en la cámara de vacío.
El recipiente puede comprender alternativamente una manga de tipo calcetín desechable colocada sobre un marco cilíndrico, la manga forma la pared de fondo y la pared lateral cilíndrica del recipiente, que tiene una tapa removible ajustada sobre el marco. La manga está perforada o bien se fabrica de red. Esta forma de recipiente tiene la ventaja de que, cuando está sucio, se tiene que limpiar solamente el marco y la tapa, removiéndose y reemplazándose el calcetín desechable.
El Procedimiento de Deshidratación
Al principio de un ciclo de operación del aparato 20 de deshidratación, las esclusas 102, 130, 111, 164 y 170 de aire están cerradas. La cámara 22 de vacío es evacuada por el sistema 100 de vacío, es decir, la presión es reducida a una presión que es inferior a la presión atmosférica, a través del sistema de vacío. Las presiones absolutas en la cámara de vacío dentro de un rango de 20 a 100 mm de mercurio son apropiadas para la deshidratación de la mayoría de los materiales orgánicos. La cámara 150 de equilibrio es evacuada por su sistema 97 de vacío, a una presión absoluta de 30 mm de mercurio o menos, preferentemente hasta aproximadamente 1 mm de mercurio. El pistón 114 se encuentra en su posición retraída. Los mores 84, 86 son accionados para hacer girar la jaula 64 cilíndrica. La esclusa 101 de aire es abierta y el canal 94 de carga se encuentra a presión atmosférica. Se acciona el generador 56 de microondas, irradiando energía de microondas a través de las ventanas 54 en la cámara de vacío. Se sopla aire (o nitrógeno o helio) a través de las ventanas 54, dentro de la cámara de vacío, a través de los puertos 58 de entrada de aire.
El recipiente 38 de material orgánico a deshidratar es colocado en el ensamble 107 de elevación y el cilindro 109 de aire es accionado para elevar el recipiente hacia el extremo abierto del canal 94 de carga de recipiente, alineado con su eje longitudinal paralelo al eje longitudinal de la cámara de vacío. Bajo la fuerza de la gravedad, el recipiente rueda por el canal de carga hasta apoyarse contra la placa 104 de esclusa de aire. La esclusa 101 de aire está cerrada y se aplica vacío en el puerto 108 de vacío para evacuar el canal de carga, a la misma presión que la cámara 22 de vacío.
La placa 104 de esclusa de aire es entonces elevada, permitiendo que el recipiente ruede, bajo la fuerza de la gravedad, en la cámara 88 de entrada. El cilindro 112 de aire es accionado para desplazar el pistón 114 en la cámara de entrada, empujando el recipiente a través de la abertura 90 en la cubierta 28 de extremo y en la jaula 64 cilíndrica rotatoria, soportado por los miembros 70 longitudinales y deslizándose a lo largo de dichos miembros. El recipiente 38 es rotado alrededor de su eje longitudinal mediante la rotación de la jaula 64 cilíndrica, volcando el material en el recipiente conforme el material es deshidratado.
Para cargar un segundo recipiente, la placa 104 de esclusa de aire es bajada, sellando el canal 94 de carga. El vacío en el canal de carga está roto, y la presión en el canal de carga retorna a la presión atmosférica. La esclusa 101 de aire está entonces abierta. El pistón 114 que empuja la canasta es retraído. El segundo recipiente es cargado de la misma manera que el primer recipiente. Una vez que el segundo recipiente se encuentra en la cámara 88 de entrada, el pistón 114 lo empuja en la jaula 64 cilíndrica Esto empuja el segundo recipiente contra el primer recipiente, desplazando el primer recipiente más abajo que en la jaula 64 cilíndrica hacia el extremo 34 de descarga de la cámara de vacío, por la longitud del recipiente. El procedimiento se repite cargando recipientes adicionales de la misma manera, desplazando cada recipiente los recipientes previamente cargados en la jaula 64 cilíndrica por una longitud de recipiente hasta que la jaula cilíndrica esté llena y el extremo delantero del recipiente cargado primero esté adyacente a la abertura 118 en la cubierta 32 de extremo que lleva a la cámara 116 de descarga. La carga de un recipiente adicional desplaza este recipiente cargado primero en la cámara 116 de descarga, la longitud de la jaula 64 cilíndrica es tal que contiene un número entero de recipientes de extremo a extremo. La inserción de un recipiente adicional desplaza por consiguiente totalmente el recipiente cargado primero de la jaula cilíndrica y cámara de vacío. Este recipiente descargado rueda bajo la fuerza de la gravedad y se apoya contra la puerta 132 del ensamble 130 de la esclusa de aire. El canal 122 de transferencia es evacuado a la misma presión que la cámara de vacío. La puerta 132 de esclusa de aire es elevada, permitiendo que el recipiente descargado ruede en el canal de transferencia. La esclusa 130 de aire es entonces cerrada y la presión en el canal de transferencia es ajustada para que sea igual a la presión inferior en la cámara de equilibrio. Se abre entonces la esclusa 111 de aire, permitiendo que el recipiente ruede en la cámara 151 de entrada. Para que la cámara de equilibrio reciba el recipiente a partir de la cámara 151 de entrada, los pistones 188 son accionados para elevar las ménsulas 186 de elevación, las ménsulas 184 y las ruedas 182 de rodillo. El cilindro 157 de aire es entonces accionado, provocando que el pistón 159 empuje el recipiente en el extremo de recepción 155 de la cámara de equilibrio. El recipiente es recibido en las ruedas 182 de rodillo. Después, las ruedas 182 de rodillo son bajadas, provocando que el recipiente se apoye en los rodillos 180 de soporte. Estos rodillos giran, provocando la rotación del recipiente alrededor de su eje longitudinal a aproximadamente 6 revoluciones por minuto. El pistón 159 es retraído, la esclusa 111 de aire es cerrada, la presión en el canal de transferencia es ajustada para que sea igual a la presión en la cámara de vacío, y se abre la esclusa 130 de aire. Un segundo recipiente es entonces transferido a partir de la cámara 116 de descarga hacia la cámara 151 de entrada de la misma manera. Las ruedas 182 de rodillo son entonces elevadas, levantando el recipiente fuera de los rodillos 180 de soporte. El cilindro 157 de aire es accionado, empujando el recipiente que se encuentra en la cámara de entrada hacia la cámara de equilibrio. Este recipiente empuja otra vez el primer recipiente, desplazándolo adicionalmente en la cámara de equilibrio por una longitud de recipiente. El procedimiento se repite con recipientes adicionales hasta que la cámara de equilibrio esté llena, conteniendo diez recipientes. La inserción de un recipiente adicional empuja el recipiente cargado primero fuera del extremo 158 de descarga de la cámara de equilibrio y en la cámara 156 de descarga. El canal 162 de descarga es evacuada a la misma presión que la cámara de equilibrio. La esclusa 164 de aire es entonces abierta, permitiendo que el recipiente ruede en el canal 162 de descarga y se apoye contra la puerta 172 del ensamble 170 de esclusa de aire. Se cierra entonces la esclusa 164 de aire. El vacío en el canal 162 de descarga es entonces roto y el canal de descarga es llevado a presión atmosférica. La esclusa 170 de aire es abierta y el recipiente de material orgánico deshidratado enfriado es removido del aparato. La esclusa 170 de aire es entonces cerrada y el canal 162 de descarga es evacuado, para preparar la descarga del recipiente siguiente. El aparato opera con base a producción continua.
Ejemplo
Un aparato de conformidad con la presente invención tiene una cámara de vacío con una longitud de 2,5 metros y un diámetro interno de 0,96 metros. El diámetro interno de la jaula cilíndrica rotatoria es de 0,50 metros. Las canastas se fabrican de polietileno y tienen una longitud de 0,44 metros y un diámetro externo de 0,44 metros. La jaula cilíndrica rotatoria contiene seis canastas de extremo a extremo. La cámara de equilibrio tiene una longitud de 3,6 metros y un diámetro interno de 0,61 metros y contiene diez canastas de extremo a extremo. El generador de microondas tiene una salida de potencia de 50000 vatios. Cada canasta se carga con 5 kg de arándanos parcialmente deshidratados. La cámara de vacío es evacuada a una presión absoluta de 60 mm de mercurio. La cámara de equilibrio es evacuada a una presión absoluta de 30 mm de mercurio o menos. Se sopla aire comprimido en la parte interna de cada una de las dos ventanas transparentes a las microondas a un régimen de 20 litros por minuto. La jaula cilíndrica rotatoria es girada a una velocidad de 6 revoluciones por minuto. El aparato es operado de conformidad con el procedimiento descrito arriba. Las canastas de arándanos parcialmente deshidratados que deben ser deshidratados adicionalmente se alimentan continuamente a la cámara de vacío. El tiempo de permanencia de una canasta dada dentro de la cámara es de aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 15 minutos dentro de la cámara de equilibrio.
Los arándanos que son alimentados al aparato han sido presecados por otros medios a un contenido de humedad entre aproximadamente 25 % y 75 % de humedad. Si no se remueve una parte de la humedad primero algunos arándanos frescos pueden ser excesivamente blandos para ser agitados en la canasta rotatoria del aparato sin aplastarse. El pre-secado refuerza los arándanos y ayuda a evitar el aplastamiento. El procedimiento de secado en vacío en microondas de la presente invención reduce el contenido de humedad a un contenido de humedad final de aproximadamente 5 % a 15 %. Los arándanos secados conservan una apariencia inflada y presentan un volumen cercano al volumen de las bayas frescas. Ocurre inflado debido a la expansión del vapor evaporado dentro de la baya durante el procedimiento de secado en vacío con microondas. La apariencia inflada se conserva después de la liberación del vacío y el producto es removido del aparato.
Aun cuando la invención ha sido descrita en términos de varias realizaciones, no se contempla que la invención se límite a estas realizaciones. Varias modificaciones dentro del alcance de la presente invención serán aparentes a las personas con conocimientos en la materia. El alcance de la presente invención está definido a través de las reivindicaciones siguientes.
Lista de componentes en los dibujos
20 aparato de deshidratación
22 cámara de vacío
24 soporte
25 ruedas de soporte
26 pared cilíndrica de cámara de vacío
27 rieles de soporte
28 cubierta de extremo en el extremo de entrada de cámara de vacío
30 extremo de entrada de cámara de vacío
32 cubierta de extremo en extremo de descarga de cámara de vacío
34 extremo de descarga de cámara de vacío
36 módulo de carga
37 soporte de módulo de carga
38 recipiente
40 material orgánico
41 condensador
42 módulo de transferencia
43 soporte de módulo de descarga
, 46 ensambles de ventana en cámara de vacío
marco de ventana
brida de marco de ventana
espaciador de ventana
bocina de entrada de microondas
ventanas
brida en bocina de entrada
generador de microondas
lado corto de entrada de bocina de entrada
puertos de entrada de aire
lado largo de entrada de bocina de entrada
conducto de aire
fuente de aire comprimido
jaula cilíndrica
, 68 engranes dentados
miembros longitudinales de jaula cilíndrica
anillos de soporte de jaula cilíndrica
varilla de marco de acero de jaula cilíndrica
anillos de marco de acero de jaula cilíndrica
, 78 engranes en extremo de entrada de cámara de vacío
engrane en extremo de descarga de cámara de vacío
, 86 motores impulsores de engrane
cámara de entrada de recipientes
abertura en cubierta de extremo de entrada de cámara de vacío extremo de recepción de jaula cilíndrica
canal de carga de recipiente
extremo interno de canal de descarga
sistema de vacío para cama de equilibrio
extremo externo de cámara de carga
cilindro de aire
0 sistema de vacío para cámara de vacío
1 ensamble de esclusa de aire externo de canal de carga
2 ensamble de esclusa de aire interno de canal de carga
3 puerta de esclusa de aire 101
4 puerta de esclusa de aire 102
5 carcasa de esclusa de aire 101
6 carcasa de esclusa de aire 102
7 ensamble de levantamiento de recipiente
8 puerto de vacío en canal de carga
9 cilindro de aire de ensamble de levantamiento de recipiente
0 puerto de vacío en canal de carga
1 ensamble de esclusa de aire en módulo de transferencia
2 cilindro de aire de cámara de carga
3 puerto de ensamble de esclusa de aire
4 pistón de cilindro de aire 112
5 carcasa de esclusa de aire 111
6 cámara de descarga
8 abertura en cubierta de extremo en extremo de descarga de cámara de vacío 0 extremo de descarga de jaula 64 cilíndrica
2 canal de transferencia
0 ensamble de esclusa de aire de canal de descarga
2 puerta de esclusa de aire 130
4 carcasa de esclusa de aire 130
6 puerto de vacío en canal de transferencia
8 pared lateral de recipiente
0 pared de fondo de recipiente
2 tapa de recipiente
4 orificios en recipiente
5 nervios de recipiente
6 paredes divisorias de recipiente
7 anillo de soporte de recipiente
0 cámara de equilibrio
1 cámara de entrada de cámara de equilibrio
3 abertura en cámara de entrada
4 módulo de descarga
5 extremo de recepción de cámara de equilibrio
cámara de descarga
cilindro de aire de cámara de entrada extremo de descarga de cámara de equilibrio pistón de cilindro de aire 157
abertura de cámara de descarga
canal de descarga
ensamble de esclusa de aire de descarga puerta de esclusa de aire 164
carcasa de esclusa de aire 164
ensamble de esclusa de aire de salida puerta de esclusa 170 de aire
carcasa de esclusa 170 de aire
puerto de vacío en canal de descarga puerto de vacío en cámara de equilibrio rodillos de soporte longitudinales
ruedas de rodillo
ménsulas para ruedas
ménsulas de elevación
pistones

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato (20) para deshidratar material orgánico (40), que comprende:
(a) una cámara (22) de vacío que tiene un extremo (30) de entrada para la introducción de un recipiente (38) para el material orgánico en la cámara de vacío y un extremo (24) de descarga para remover el recipiente;
(b) un generador (56) de microondas;
(c) una ventana (54) transparente a microondas para la transmisión de radiación de microondas desde el generador (56) de microondas hacia la cámara (22) de vacío;
(d) medios para reducir la presión (100) dentro de la cámara (22) de vacío;
(e) medios (36) para cargar el recipiente (38) en el extremo (30) de entrada de la cámara (22) de vacío;
(f) medios (76, 78, 68, 80, 84, 86) para hacer girar el recipiente dentro de la cámara (22) de vacío alrededor de un eje horizontal;
(g) medios (112, 114) para desplazar el recipiente (38) rotatorio a través de la cámara (22) de vacío desde el extremo (30) de entrada hasta el extremo (34) de descarga de la misma; y
(h) medios (42) para descargar el recipiente (38) de material orgánico deshidratado a partir de la cámara de vacío en el extremo de descarga (34) de dicha cámara.
2. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1, que comprende además medios (150) para enfriar el material orgánico deshidratado a una presión inferior a la presión atmosférica.
3. Un aparato de conformidad con la reivindicación 2, en el que el medio de enfriamiento comprende:
una cámara (150) de equilibrio que tiene un extremo (155) de entrada para la introducción del recipiente (38) de material orgánico deshidratado en la cámara de equilibrio y un extremo (158) de descarga para remover el recipiente; y
medios (97) para reducir la presión dentro de la cámara de equilibrio.
4. Un aparato de conformidad con la reivindicación 3, en el que el aparato comprende además:
medios (42) para cargar el recipiente (38) de material orgánico deshidratado en el extremo (155) de entrada de la cámara (150) de equilibrio;
medios (180, 184, 186, 188) para hacer girar el recipiente de material orgánico deshidratado dentro de la cámara de equilibrio;
medios (157, 159, 182) para desplazar el recipiente (38) de material orgánico deshidratado a través de la cámara de equilibrio desde el extremo (155) de entrada hacia el extremo (158) de descarga de la misma; y
medios (154) para descargar el recipiente de material orgánico deshidratado desde la cámara de equilibrio en el extremo de descarga (158) de la misma.
5. Un aparato de conformidad con la reivindicación 4, en el que los medios (180, 184, 186, 188) para hacer girar el recipiente (38) de material deshidratado dentro de la cámara (150) de equilibrio hace girar el recipiente alrededor de un eje horizontal.
6. Un aparato de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que los medios para hacer girar el recipiente dentro de la cámara de vacío comprende:
una jaula (64) cilíndrica rotatoria que tiene un engranaje (66, 68) dentado en cada uno de sus extremos respectivos; y
engranajes (80, 84, 86) en los extremos (30, 34) de entrada y descarga de la cámara de vacío para soportar y hacer girar el engranaje (66, 68) dentado respectivo.
7. Un aparato de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio para desplazar el recipiente (38) a través de la cámara (22) de vacío comprende un pistón (114) dispuesto para empujar el recipiente en la cámara de vacío, y una pluralidad de rieles (70) para soporte deslizante del recipiente a través de la cámara de vacío.
8. Un aparato de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el medio para cargar el recipiente en el extremo de entrada de la cámara de vacío comprende:
una cámara (88) de entrada de recipiente que está abierta a la cámara (22) de vacío en el extremo (30) de entrada de la cámara de vacío;
un canal (94) de carga que tiene un primer extremo (98) para recibir el recipiente y un segundo extremo (96) adyacente a la cámara de entrada de recipiente;
una primer esclusa (101) de aire en el primer extremo (98) del canal de carga y una segunda esclusa (102) de aire en el segundo extremo (96) del canal de carga; y
un pistón (114) dispuesto para empujar el recipiente (38) desde la cámara (88) de entrada de recipiente hacia la cámara (22) de vacío.
9. Un aparato de conformidad con la reivindicación 8, en el que el canal (94) de carga está inclinado hacia abajo desde el primer extremo (98) hacia el segundo extremo (96) del mismo.
10. Un aparato de conformidad con la reivindicación 1, en el que el medio para descargar el recipiente de material orgánico deshidratado a partir de la cámara de vacío en el extremo (34) de descarga de la misma comprende:
una cámara (116) de descarga abierta a la cámara (22) de vacío en el extremo (34) de descarga de la cámara de vacío;
un canal (122) de descarga que tiene un primer extremo adyacente a la cámara (116) de descarga y un segundo extremo; y
una primera esclusa (130) de aire en un primer extremo del canal (122) de descarga y una segunda esclusa (111) de aire en el segundo extremo del canal de descarga.
11. Un aparato de conformidad con la reivindicación 10, en el que el canal (122) de descarga está inclinado hacia abajo desde el primer extremo hasta el segundo extremo de dicho canal.
12. Un procedimiento para deshidratar un material orgánico, dicho procedimiento comprende las etapas de:
(a) proporcionar un recipiente (38) transparente a las microondas que contiene el material (40) orgánico a deshidratar;
(b) introducir el recipiente en una cámara (22) de vacío en un extremo (30) de entrada de la misma, estando la cámara de vacío a una presión inferior a la presión atmosférica;
(c) hacer girar el recipiente (38) dentro de la cámara (22) de vacío alrededor de un eje horizontal;
(d) desplazar el recipiente rotatorio a través de la cámara de vacío desde el extremo (30) de entrada hacia el extremo (34) de descarga de la misma mientras se aplica radiación de microondas con el objeto de deshidratar el material orgánico; y
(e) remover el recipiente (38) de material orgánico deshidratado a partir de la cámara de vacío en el extremo (34) de descarga.
13. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 12, que comprende además, después de la etapa (e) la etapa de enfriar el material orgánico deshidratado a una presión inferior a la presión atmosférica.
14. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 13, en el que el enfriamiento del material orgánico deshidratado comprende las etapas de:
cargar el recipiente (38) de material orgánico deshidratado en el extremo (155) de entrada de una cámara (150) de equilibrio, estando la cámara de equilibrio a la presión inferior a la presión atmosférica;
hacer girar el recipiente de material orgánico deshidratado dentro de la cámara de equilibrio;
desplazar el recipiente de material orgánico deshidratado a través de la cámara de equilibrio desde el extremo (155) de entrada hasta un extremo (158) de descarga de la misma, mientras se permite que el material orgánico deshidratado se enfríe; y
descargar el recipiente de material orgánico deshidratado enfriado a partir de la cámara (150) de equilibrio en el extremo (158) de descarga de la misma.
15. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 14, en el que el recipiente de material deshidratado dentro de la cámara de equilibrio es rotado alrededor de un eje horizontal.
16. Un procedimiento de conformidad con la reivindicación 14, en el que la presión en la cámara (150) de equilibrio es inferior a la presión en la cámara (22) de vacío.
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