ES2908155T3 - Sistema de procesamiento multizona para aplicar energía electromagnética - Google Patents

Abstract

Un sistema de procesamiento de materiales que comprende: un sistema de generación de energía (102) que comprende una pluralidad de generadores de energía electromagnética (103); una bomba (114) configurada para proporcionar un flujo de material a procesar; y un aplicador multizona (110) espaciado del sistema de generación de energía y que comprende: una pluralidad de zonas de aplicación (111), cada una de las zonas de aplicación configurada para recibir energía electromagnética generada por al menos uno de la pluralidad de generadores (103); y un conducto de material (113) acoplado a la bomba (114) para recibir el flujo de material y que se extiende a través de las zonas de aplicación (111), siendo al menos parte del conducto de material (113) transparente a la energía electromagnética para permitir que el material quede expuesto a la energía electromagnética a medida que el material pasa a través de las zonas de aplicación (111); en donde las zonas de aplicación (111) tienen la misma forma, se disponen en una orientación generalmente horizontal común y se alinean verticalmente; el sistema de procesamiento de materiales se caracteriza por que el conducto de material (113) tiene una pendiente continuamente ascendente a lo largo del aplicador multizona.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de procesamiento multizona para aplicar energía electromagnética

Antecedentes

A menudo es beneficioso procesar materiales calentándolos. Una técnica para calentar material es hervirlo en una lata. Hervir tiene muchos inconvenientes. Un inconveniente es la muy baja eficiencia. Los procesos de ebullición pueden tener eficiencias tan bajas como del 10 al 20%. Otro inconveniente es que el material no se calienta uniformemente. Más bien, el calor se aplica desde el exterior de la lata, lo que da como resultado un centro frío y un perímetro caliente. El calor se conduce hacia adentro a través de la lata y luego a través del material más exterior hasta llegar al material del centro. Como resultado, no se puede lograr un calentamiento uniforme. Algunos materiales se dañan por este calentamiento desigual, y normalmente se requiere una cocción excesiva del material más externo para calentar adecuadamente el material más interno.

Calentar materiales utilizando energía electromagnética, como la energía de microondas, puede ser mucho más eficiente que otras formas de calentamiento y puede resultar en mucho menos daño a los materiales y, por lo tanto, en productos de mayor calidad.

El documento US 2013/0122160 A1 describe un sistema para procesar materiales. Los alimentos y biomateriales heterogéneos y multifásicos que fluyen se exponen a etapas únicas o múltiples de energía electromagnética en condiciones de flujo continuo dentro de conductos que pasan a través de las cámaras de exposición electromagnética.

El documento US 2007/0131678 A1 describe dispositivos de calentamiento y secado que incluyen aplicadores de guía de ondas generalmente rectangulares que forman cámaras de exposición para materiales de calentamiento uniforme.

El documento US 2005/0082283 A1 describe un secador de microondas que puede usarse para secar materiales tales como lodos de depuradora.

El documento JP 4603932 B2 describe un dispositivo de calentamiento para calentar alimentos.

El documento US 2011/0132902 A1 describe un sistema de vaporización de líquidos basado en microondas.

Compendio

Se proporciona un sistema de procesamiento de materiales según la reivindicación 1. En términos generales, esta divulgación se dirige a un sistema para aplicar energía electromagnética. En una posible configuración y a modo de ejemplo no limitativo, se divulga un sistema de procesamiento multizona para aplicar la energía electromagnética. En algunas realizaciones, el sistema de procesamiento multizona incluye un aplicador multizona. En esta divulgación se describen diversos aspectos, que incluyen, pero no se limitan a estos, los siguientes aspectos.

Un aspecto es un sistema de procesamiento de materiales que comprende: un sistema de generación de energía que comprende una pluralidad de generadores de energía electromagnética; una bomba configurada para proporcionar un flujo de material a procesar; y un aplicador multizona espaciado del sistema de generación de energía y que comprende: una pluralidad de zonas de aplicación, cada una de las zonas de aplicación configurada para recibir energía electromagnética generada por al menos uno de la pluralidad de generadores; un conducto de material acoplado a la bomba para recibir el flujo de material y que se extiende a través de las zonas de aplicación, siendo al menos parte del conducto de material transparente a la energía electromagnética para permitir que el material quede expuesto a la energía electromagnética a medida que pasa a través de la zonas de aplicación, en donde las zonas de aplicación tienen la misma forma, se disponen en una orientación común generalmente horizontal y se alinean verticalmente, y en donde el conducto de material tiene una pendiente continuamente ascendente en todo el aplicador multizona.

Otros aspectos incluyen uno cualquiera o más de los sistemas ilustrados en los dibujos.

Otros aspectos incluyen uno cualquiera o más de los métodos ilustrados en los dibujos.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo de sistema de procesamiento de materiales.

La Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo de sistema de generación de energía y una parte de un conjunto de transferencia de energía del sistema de procesamiento de materiales mostrado en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección transversal central de otra parte de ejemplo del conjunto de transferencia de energía.

La Figura 4 es una vista lateral isométrica de un ejemplo de aplicador multizona del sistema de procesamiento de materiales de la Figura 1.

La Figura 5 es otro lado isométrico del ejemplo de aplicador multizona mostrado en la Figura 4.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de un ejemplo de pedestal del ejemplo de aplicador multizona de la Figura 4. La Figura 7 es una vista desde arriba de un ejemplo de zona de aplicación.

La Figura 8 es una vista lateral del ejemplo de zona de aplicación mostrado en la Figura 7.

La Figura 9 es otra vista lateral del ejemplo de zona de aplicación mostrado en la Figura 7.

La Figura 10 es otra vista lateral del ejemplo de zona de aplicación mostrado en la Figura 7.

La Figura 11 es una vista en perspectiva de un ejemplo de divisor.

La Figura 12 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo de un sistema de control.

La Figura 13 es una captura de pantalla que ilustra un ejemplo de interfaz gráfica de usuario del sistema de control mostrado en la Figura 12.

La Figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para controlar un caudal de material utilizando el sistema de control mostrado en la Figura 12.

La Figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para ajustar una presión utilizando el sistema de control mostrado en la Figura 12.

La Figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra un método de funcionamiento de un sistema de procesamiento de materiales.

La Figura 17 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para controlar un sistema de procesamiento de materiales.

La Figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para controlar un sistema de procesamiento de materiales.

La Figura 19 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil de rampa lineal.

La Figura 20 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil de rampa, valor constante, rampa.

La Figura 21 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil en disminución.

Descripción detallada

Diversas realizaciones se describirán en detalle con referencia a los dibujos, en donde números de referencia similares representan piezas y conjuntos similares a lo largo de las diversas vistas. La referencia a diversas realizaciones no limita el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Además, los ejemplos establecidos en esta memoria descriptiva no pretenden ser limitativos y simplemente establecen algunas de las muchas realizaciones posibles para las reivindicaciones adjuntas.

En la siguiente descripción, ocasionalmente se usan pulgadas o centímetros. Una pulgada equivale a 2,54 centímetros. La Figura 1 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo de sistema de procesamiento de materiales 100 en un ejemplo de instalación de procesamiento de materiales 90. El ejemplo de instalación de procesamiento de materiales incluye una sala de servicio 92 y una sala de procesamiento 94. El ejemplo de sistema de procesamiento de materiales 100 incluye un sistema de generación de energía 102, una línea de procesamiento 104 y un conjunto de transferencia de energía 106. El sistema de procesamiento de materiales 100 funciona para procesar los materiales M introducidos al sistema y para generar el producto final P, como producto envasado P.

En algunas realizaciones, la instalación de procesamiento de materiales 90 se divide en múltiples salas o secciones para permitir la compartimentación de ciertos componentes del sistema de procesamiento de materiales 100. En este ejemplo, la instalación de procesamiento de materiales incluye una sala de servicio que aloja el sistema de generación de energía 102 y permite a los generadores 103 (incluidos los generadores 1,2, 3,... N) contenidos en el mismo estar separados del resto de la línea de procesamiento, junto con los suministros de energía eléctrica y similares. Un ejemplo del sistema de generación de energía 102 se ilustra y describe con más detalle con referencia a la Figura 2. Dentro de la instalación 90, se pueden usar paredes o separadores, por ejemplo, para separar y compartimentar componentes del sistema de procesamiento de materiales 100.

En algunas realizaciones, la línea de procesamiento 104 se mantiene en una sala de procesamiento separada 94 de la instalación. En algunas realizaciones, la sala de procesamiento 94 es un área estéril de la instalación de procesamiento de material 90 para reducir la posibilidad de contaminación del material M a medida que se procesa. En otras realizaciones se pueden utilizar salas o separadores adicionales. Además, en algunas realizaciones, las salas pueden estar en edificios separados. Alternativamente, el sistema de procesamiento de materiales 100 también puede estar contenido dentro de una sola sala en otra posible realización.

Se proporciona un conjunto de transferencia de energía 106 para transferir la energía electromagnética generada por el sistema de generación de energía 102 a la línea de procesamiento 104 donde se puede usar para procesar el material M. En algunas realizaciones, el sistema de generación de energía 102 se dispone a una distancia de la sala de procesamiento 94, y el conjunto de transferencia de energía 106 se dispone para transferir la energía entre los componentes espaciados, como se explica con mayor detalle con referencia a la Figura 2.

La línea de procesamiento 104 puede tener una variedad de componentes de procesamiento, pero en algunas realizaciones incluye al menos un aplicador multizona 110. Los componentes ejemplares adicionales ilustrados en la Figura 1 incluyen un tanque de alimentación 112, una bomba 114, un sensor de caudal 116, un sistema de enfriamiento 118, un sensor de presión 120, un dispositivo de contrapresión 122, un tanque de retención 124 y un sistema de envasado 126 para sacar los productos envasados finales P.

En algunas realizaciones, se proporcionan uno o más tanques de alimentación 112 para recibir y almacenar materiales de entrada M antes del procesamiento de esos materiales a través del aplicador multizona 110. También se pueden usar otros dispositivos de entrada, como una tubería de entrada que proporciona un flujo continuo de materiales de entrada de otro sistema o fuente.

Se puede procesar una variedad de materiales M a través del sistema de procesamiento de materiales 100. Típicamente, tales materiales incluirán al menos algunas moléculas polares o iones conductores de modo que los materiales reaccionen a la exposición a los campos electromagnéticos. Los campos electromagnéticos provocan el movimiento o la rotación de las moléculas y los iones, lo que provoca el calentamiento del material. El material puede incluir materiales heterogéneos u homogéneos. Los materiales a menudo incluyen al menos algo de líquido, pero pueden incluir líquidos y sólidos. También se pueden usar materiales no líquidos cuando dichos materiales son bombeables por la bomba 114 y pueden fluir a través de los conductos de material. También se puede añadir un líquido a los materiales para permitir que dichos materiales sean procesados por el sistema de procesamiento de materiales 100. Ejemplos de materiales incluyen productos alimenticios (por ejemplo, sopa, zumo, salsa de arándanos, verduras, puré de patatas), otros biomateriales, productos farmacéuticos, productos químicos. y productos de desecho (p. ej., biorresiduos).

La línea de procesamiento 104 incluye un conducto de material 113 que guía el flujo del material M a través de la línea de procesamiento 104, como desde el tanque de alimentación 112 al sistema de envasado 126. El conducto de material 113 puede incluir múltiples piezas o segmentos y se conecta o pasa a través de diversos componentes de la línea de procesamiento 104 como se discute en esta memoria. En algunas realizaciones, el conducto de material 113 es una longitud continua del conducto que suministra un flujo continuo de material mientras el sistema de procesamiento de materiales aplica energía electromagnética al material.

La bomba 114 se acopla al tanque de alimentación mediante el conducto de material 113 para recibir el material M del tanque de alimentación 112 y bombear el material al aplicador multizona 110. Normalmente se usa una bomba de desplazamiento positivo para asegurar que el material M solo se pueda mover en una dirección a través del sistema. En algunas realizaciones, la bomba 114 funciona para evitar el flujo hacia atrás del material. La bomba 114 también proporciona un caudal constante y continuo. En algunas realizaciones, el sistema de control 108 puede ajustar el caudal, por ejemplo, en función del tipo de materiales M que se procesan. En algunas realizaciones, la bomba 114 es una bomba de cavidad progresiva o una bomba de pistón.

Algunas realizaciones incluyen un sensor de caudal 116 dispuesto a lo largo del conducto de material después de la bomba 114 y mide el caudal del material a través del conducto de material 113. En algunas realizaciones, la bomba 114 proporciona un caudal conocido de modo que el sensor de caudal 116 puede no ser necesario, sin embargo, incluso en tales casos, el sensor de caudal 116 se puede utilizar para garantizar un caudal adecuado. En un sistema de flujo continuo, el sensor de caudal 116 se puede disponer en cualquier lugar a lo largo del conducto de material 113, o se pueden usar múltiples sensores de caudal.

El aplicador multizona 110 funciona para recibir el material M a través del conducto de material 113 y para exponer el material a la energía electromagnética del sistema de generación de energía 102. En este ejemplo, el aplicador multizona 110 incluye una pluralidad de zonas de aplicación 111 (incluidas las zonas 1, 2, 3,... N). El conducto de material 113 pasa a través de cada una de las zonas de aplicación 111 donde la energía de los generadores 103 se entrega al material. Se proporcionan sensores de temperatura 128 y en algunas realizaciones se utilizan para medir la temperatura del material antes y después de pasar por cada una de las zonas de aplicación 111. En algunas realizaciones, el aplicador multizona 110 es un procesador aséptico. Se ilustran ejemplos del aplicador multizona 110 y se describen con mayor detalle en esta memoria con referencia a las Figuras 4-11.

En algunas realizaciones se proporciona un sistema de enfriamiento 118 para recibir y enfriar el material M después de ser procesado por el aplicador multizona 110. En algunas realizaciones, el sistema de enfriamiento 118 incluye otro sensor de temperatura para medir la temperatura del material M después del enfriamiento.

En algunas realizaciones se proporciona un sensor de presión 120 y un dispositivo de contrapresión 122 para medir y controlar la presión en el conducto de material 113. El dispositivo de contrapresión 122 se puede usar, por ejemplo, para aumentar la presión por encima de la presión atmosférica. Un beneficio es que al aumentar la presión, también aumenta el punto de ebullición del líquido en el material M, lo que permite que el material M se caliente a una temperatura más alta sin cambiar la fase del líquido a gas. La opción de obtener temperaturas más altas puede mejorar la eficacia del procesamiento. Por ejemplo, para matar con mayor eficacia las bacterias que pueden estar presentes en un producto alimenticio. Sin embargo, otras realizaciones pueden funcionar a la presión atmosférica o cerca de ella y, por lo tanto, pueden no incluir un dispositivo de contrapresión 122 o un sensor de presión 120. Un ejemplo de un dispositivo de contrapresión es una válvula que puede funcionar para aumentar o disminuir la resistencia del flujo de material a través del conducto de material 113. Otro ejemplo de un dispositivo de contrapresión es una bomba, como una bomba de desplazamiento positivo, que puede conectarse o acoplarse con el conducto de material 113 y usarse para mantener una contrapresión adecuada dentro del conducto de material 113.

Algunas realizaciones incluyen un tanque de retención 134 para almacenar temporalmente el material M después de que haya sido procesado. El tanque de retención 134 se puede usar, por ejemplo, para almacenar el material M hasta que se envasa, para permitir un mayor enfriamiento del material M, para mezclar el material M, para dar tiempo a que ocurran reacciones químicas o el fraguado de los productos, para el almacenamiento temporal antes de hacer avanzar el material a un sistema de procesamiento de materiales posterior, o combinaciones de estos. En otras realizaciones posibles, el material M puede proceder directamente a un sistema de envasado 126 sin un tanque de retención 124. El tanque de retención puede ser alternativamente un destino final para el material M sin luego proceder a un sistema de envasado posterior 126.

El sistema de envasado 126 recibe el material M y lo envasa para generar productos envasados P. En algunas realizaciones, el sistema de envasado 126 es un llenador, tal como un llenador aséptico de bolsas o cajas. Algunas realizaciones incluyen un sellador al vacío. El sistema de envasado 126 puede funcionar en otras realizaciones para llenar otros tipos de envasado, como cajas de cartón, latas, cubos, tambores, etc. Después de insertarse y sellarse en el envase apropiado, los productos envasados P salen del sistema de procesamiento de materiales 100.

En este ejemplo, el sistema de procesamiento de materiales 100 también incluye un sistema de control 108. El sistema de control 108 incluye al menos un dispositivo de procesamiento y al menos un medio legible por ordenador. El sistema de control 108 en comunicación eléctrica o de datos con el sistema de generación de energía 102 y la línea de procesamiento 104 para controlar el funcionamiento del sistema de procesamiento de materiales 100. El sistema de control 108 puede ubicarse en la sala de procesamiento, o en el sala de servicio, o en cualquier otra ubicación deseada, incluida una ubicación remota de la instalación de procesamiento 90. El sistema de control 108 puede utilizar cualquier sistema eléctrico o de comunicación de datos adecuado, incluida la conexión eléctrica directa, la conexión a través de una red de comunicación de datos o un sistema inalámbrico de comunicación de datos, incluido el uso de una red de comunicación de datos wifi o celular.

En algunas realizaciones, la instalación de procesamiento de materiales 90 incluye múltiples sistemas de procesamiento de materiales 100, sistemas de generación de energía 102, líneas de procesamiento 104, conjuntos de transferencia de energía 106 y/o sistemas de control 108.

La Figura 2 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo del sistema de generación de energía 102 y una parte del conjunto de transferencia de energía 106. El sistema de generación de energía 102 se puede ubicar en una sala de servicio 92 de una instalación de procesamiento 90, como se muestra en la Figura 1. En este ejemplo, el sistema de generación de energía 102 incluye una pluralidad de generadores 103 que incluyen, por ejemplo, los generadores 1,2, 3,... N, y una fuente de energía eléctrica 150.

La fuente de energía eléctrica 150 suministra electricidad para alimentar los generadores 103. La fuente de energía 150 normalmente recibe energía de una fuente de energía externa, como de la red eléctrica de CA. La fuente de energía 150 puede incluir una o más cajas de terminales, fusibles o disyuntores y otros posibles componentes electrónicos de acondicionamiento o filtrado de energía. El cableado eléctrico 152 entrega la energía eléctrica desde la fuente de energía eléctrica 150 a los generadores 103.

Los generadores 103 funcionan para generar energía electromagnética E. En algunas realizaciones, los generadores 103 son generadores de microondas que generan energía de microondas. La energía de microondas es energía electromagnética que tiene una frecuencia en un intervalo de 300 MHz a 300 GHz. Normalmente, los generadores de microondas 103 generan energía de microondas que tiene una frecuencia de aproximadamente 915 MHz o aproximadamente 2,45 GHz, aunque también se pueden usar otras frecuencias o combinaciones de frecuencias en otras realizaciones.

En algunas realizaciones, los generadores 103 son generadores de microondas industriales que tienen una salida de potencia máxima en un intervalo de aproximadamente 10 kilovatios a aproximadamente 150 kilovatios. Los inventores han descubierto que el coste por vatio de los generadores de microondas industriales 103 actualmente disponibles comercialmente es el más bajo para los generadores de 100 kilovatios, por lo que en al menos algunas realizaciones los generadores 103 son generadores de 100 kilovatios. Otras realizaciones pueden tener otras salidas de potencia máxima. Un ejemplo de un generador adecuado 103 es el generador de microondas de 100 kilovatios ATM 1010 Transmitter Assembly disponible de Applied Microwave Technology, Inc. de Cedar Rapids, IA. Algunas realizaciones generan energía de microondas que tiene una frecuencia de aproximadamente 896, 915 o 922 MHz y generan 75 o 100 kilovatios de potencia.

Los generadores 103 también suelen tener una salida de potencia variable, que pueden ajustarse y controlarse mediante el sistema de control 108, como a través del cableado de control 154. El sistema de control 108 puede encender y apagar los generadores, y la salida de potencia puede también ser ajustada por el sistema de control entre una salida de potencia mínima y la salida de potencia máxima (por ejemplo, 25%, 50%, 75% o 100%).

El ejemplo de sistema de generación de energía 102 incluye una pluralidad de generadores 103. La Figura 2 ilustra cuatro generadores 103, incluido el generador 1,2, 3 y N. La variable N representa cualquier número entero positivo, lo que indica que el sistema de generación de energía 102 puede tener cualquier número de generadores, como uno, dos, tres o más. Cuando se utilizan cuatro generadores 103, cada uno con una potencia de salida máxima de 100 kW, la potencia de salida acumulada del sistema de generación de energía es de 400 kW, por ejemplo. En algunas realizaciones, el sistema de generación de energía 102 incluye un generador 103 para cada zona 111 del aplicador multizona 110 mostrado en la Figura 1. En otras realizaciones la cantidad de generadores puede ser una fracción o un múltiplo del número de zonas 111 del aplicador multizona 110.

Cuando los generadores 103 están funcionando, los generadores 103 generan y envían energía electromagnética E al conjunto de transferencia de energía 106. En este ejemplo, el conjunto de transferencia de energía 106 incluye una pluralidad de guías de ondas que dirigen la energía electromagnética desde los generadores al aplicador multizona.

110 (Figura 1). Un ejemplo de una guía de ondas es un tubo dieléctrico o de metal conductor hueco. La guía de ondas contiene la energía electromagnética en su interior y guía la energía para que se propague a lo largo de la guía de ondas y a través de un extremo abierto hacia el aplicador multizona 110. En la Figura 1, la energía electromagnética generada por cada generador está representada por E¹, E², E³ , y Eⁿ , donde el subíndice representa el generador (1, 2, 3 o N) que generó la energía.

En algunas realizaciones, las guías de ondas descritas en esta memoria, que incluyen partes del sistema de transferencia de energía, así como partes del aplicador multizona 110, están hechas de metal. Ejemplos de metales adecuados incluyen aluminio y acero inoxidable. Las guías de ondas tienen dimensiones internas que tienen una anchura y una altura. En algunas realizaciones, la anchura está en un intervalo de aproximadamente 10,16 cm (4 pulgadas) a aproximadamente 40,64 cm (16 pulgadas), o aproximadamente 15,24 cm (6 pulgadas) a aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas). En algunas realizaciones, la anchura es de aproximadamente 24,765 cm (9,75 pulgadas). En algunas realizaciones, las guías de ondas tienen una altura en un intervalo de aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas) a aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas), o aproximadamente 7,62 cm (3 pulgadas) a aproximadamente 17,78 cm (7 pulgadas). En algunas realizaciones, la altura es de aproximadamente 12,3825 cm (4,875 pulgadas).

En una posible realización, el conjunto de transferencia de energía 106 incluye una pluralidad de segmentos de guía de ondas. En los extremos de cada segmento de la guía de ondas se proporcionan bridas para sujetar los segmentos de la guía de ondas entre sí, como usando pernos y tuercas colocados a través de las aberturas en las bridas. En algunas realizaciones, el conjunto de transferencia de energía 106 se eleva para permitir que las guías de ondas se coloquen a lo largo del techo de la instalación de procesamiento 90 (Figura 1). En otra realización posible, el conjunto de transferencia de energía 106 se dispone dentro de un suelo de la instalación 90. El conjunto de transferencia de energía 106 puede colocarse alternativamente en cualquier configuración deseada dentro de la instalación.

Como se discutió anteriormente, el sistema de generación de energía 102 se puede disponer a una distancia del aplicador multizona 110, como al otro lado de una sala, en diferentes salas o en diferentes edificios. La Figura 2 ilustra gráficamente el espacio entre el sistema de generación de energía 102 y el aplicador multizona 110 por una distancia L. La distancia L puede ser cualquier distancia deseada en un intervalo de 0 a 0,8 km (0,5 millas) de distancia o más. En algunas realizaciones, la distancia L es mayor que 3,048, 6,096, 15,24, 30,48, 60,96, 152,4 o 304,8 metros (10, 20, 50, 100, 200, 500 o 1000 pies) de distancia.

La Figura 3 ilustra otra parte del conjunto de transferencia de energía 106 donde se conecta a un ejemplo del aplicador multizona 110. La Figura 3 es una vista en sección transversal central del conjunto de transferencia de energía 106 y el ejemplo de aplicador multizona 110.

En este ejemplo, el conjunto de transferencia de energía 106 incluye segmentos de guía de ondas adicionales que continúan suministrando energía E desde el sistema de generación de energía 102 mostrado en la Figura 2 al aplicador multizona 110. La energía E¹ se entrega a la zona de aplicación 1. La energía E² se entrega a la zona de aplicación 2. La energía E³ se entrega a la zona de aplicación 3. La energía Eⁿ se entrega a la zona de aplicación N.

En algunas realizaciones, el conjunto de transferencia de energía 106 se conecta a lumbreras de entrada del aplicador multizona 110. En algunas realizaciones, cada zona de aplicación 111 incluye un divisor electromagnético 180. En el ejemplo ilustrado, el conjunto de transferencia de energía termina en una lumbrera de entrada 182 del divisor 180 y se conecta a este. Un ejemplo del divisor 180 se ilustra y se describe con más detalle en esta memoria con referencia a la Figura 11.

Las Figuras 4 y 5 ilustran dos vistas laterales isométricas de un ejemplo de aplicador multizona 110 y partes del conjunto de transferencia de energía 106. En este ejemplo, el aplicador multizona 110 incluye un pedestal 200, una entrada de material 201, una salida de material 203, el conducto de material 113, y zonas de aplicación 111 (incluidas las zonas 1,2, 3,... N).

El material M desde la bomba 114 se entrega al aplicador multizona 110 en la entrada de material 201. El material M fluye a través del conducto de material 113 que ha pasado por cada una de las zonas de aplicación 111. Luego sale del aplicador multizona 110 en la salida de material 203 y continúa hacia otros componentes de la línea de procesamiento 104, como el sistema de enfriamiento 118.

Al menos parte del conducto de material 113 se hace de un material que es transparente a la energía electromagnética, de manera que cuando el material pasa a través de las zonas de aplicación 111, el material queda expuesto a la energía electromagnética. Varios ejemplos de materiales que son transparentes a la energía electromagnética incluyen cerámica (como cerámica de alúmina), vidrio (como vidrio de borosilicato) y polímeros plásticos (como teflón, polipropileno, polisulfona, polieteretercetona (PEEK) y polieterimida (Ultem)). La interacción entre el material M y la energía electromagnética normalmente provoca el calentamiento del material M.

En algunas realizaciones, el conducto de material 113 se dispone y posiciona dentro del aplicador multizona 110 de manera que tiene una pendiente continuamente ascendente, de modo que, en ausencia de presión desde la bomba 114, el material M sería atraído por la gravedad hacia atrás alejándose de la salida de material 203. Esto evita que el material M llegue a la salida de material 203 sin haber sido completamente procesado a través de todas las zonas de aplicación 111, tal como durante una pérdida temporal de energía, por ejemplo. Por el contrario, una pendiente descendente podría potencialmente permitir que el material fluya hacia la salida de material 203 incluso cuando la bomba 114 y/o el aplicador multizona no estuvieran funcionando, bajo la fuerza de la gravedad.

En algunas realizaciones del conducto de material 113, la pendiente continuamente ascendente del conducto de material 113 a través del aplicador multizona 110 está en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 20 grados, o en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 10 grados, o en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 6 grados. En algunas realizaciones, la pendiente continuamente ascendente del conducto de material 113 está en un intervalo de 1 grado a 6 grados. En algunas realizaciones, la pendiente del conducto de material no es superior a 20 grados, o no es superior a 10 grados, o no es superior a 6 grados. En algunas realizaciones, la pendiente continuamente ascendente continúa desde la entrada de material 201 hasta la salida de material 203 del aplicador multizona 110. En algunas realizaciones, la pendiente continuamente ascendente es constante para el aplicador multizona 110.

Aunque también son posibles otras formas, el ejemplo de aplicador multizona 110 tiene un conducto de material 113 que se extiende en forma de hélice rectangular, comenzando en el punto más bajo en la entrada de material 201 y avanzando en una trayectoria generalmente rectangular definida por cada zona 111 del aplicador multizona, mientras se mantiene la pendiente continuamente ascendente hasta salir por la salida de material 203.

Pueden diseñarse realizaciones del aplicador multizona 110 para que tenga cualquier número de zonas, incluidas una, dos, tres, cuatro, cinco, seis o más. Además, incluso cuando el aplicador multizona 110 tiene un cierto número de zonas, como cuatro, no es necesario activar cada zona si el material particular que se está procesando no requiere tantas zonas. Por ejemplo, se pueden usar las zonas 1-3 mientras se puede apagar el generador de la cuarta zona, de modo que la cuarta zona no se active. En tal caso, el conducto de material 113 aún puede enrutar el material a través de la cuarta zona si se desea, o, alternativamente, el conducto de material 113 se puede desviar para evitar la cuarta zona y avanzar directamente a los componentes subsiguientes, como el sistema de enfriamiento 118. De esta forma, el aplicador multizona es muy flexible y se puede ajustar o personalizar rápidamente para el procesamiento de un material diferente cuando sea necesario, sin necesidad de realizar cambios sustanciales en el aplicador multizona 110.

Además, un beneficio de algunas realizaciones de ejemplo es que el aplicador multizona 110 puede tener tantas zonas 111 añadidas como se desee, sin aumentar la huella del aplicador multizona. Haciendo referencia a la Figura 4, la anchura W1 y la longitud L1 permanecen fijas independientemente de cuántas zonas 111 estén apiladas encima, y únicamente cambia la altura. Por lo tanto, el número de zonas puede estar limitado solo por la altura de la instalación de procesamiento 90.

Adicionalmente, entonces, se puede apreciar que otro beneficio de al menos algunas realizaciones es el diseño compacto de cada zona 111 en todas las dimensiones, pero particularmente en su altura. Mientras que algunos aplicadores pueden tener otras formas, como una configuración vertical en forma de S que no tiene una altura compacta, la configuración ilustrada en las Figuras 4-5 (y en otras partes de esta memoria) incluye zonas 111 que tienen generalmente una configuración horizontal en forma de U (sin incluir el conducto de material 113), que está ligeramente oblicua en algunas realizaciones para mantener la pendiente continuamente ascendente deseada del conducto de material 113. Por tanto, en este ejemplo la altura de cada zona (Hⁱ , H² , H³ ,... Hⁿ) es mucho menor que la anchura o la longitud, lo que permite una huella fija y permite la opción de apilar muchas zonas 111 una encima de la otra dentro de la instalación de procesamiento típica 90.

La altura total H del aplicador multizona 110 es igual (o aproximadamente igual) a la suma de la altura de cada una de las zonas (H = H¹ + H² + H³ + Hⁿ).

Además, la altura de cada zona suele ser igual y, por lo tanto, la altura total también se puede calcular como el producto de una altura (por ejemplo, H¹) de cualquiera de las zonas 111 y el número de zonas N. En algunas realizaciones, la altura (por ejemplo, H¹) de cada zona 111 es menor o mucho menor que la anchura W1 y la longitud L1.

En algunas realizaciones, la altura (por ejemplo, H¹) de cada zona 111 es inferior a aproximadamente el 30% de la longitud de la zona L1, o está en un intervalo de aproximadamente el 15 a aproximadamente el 25%. En algunas realizaciones, la altura (por ejemplo, H¹) de cada zona 111 es inferior a aproximadamente el 20% de una anchura W1 de la zona 111, o en un intervalo de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 20%. En al menos un ejemplo, la altura H¹ (incluidas cuatro zonas de aplicación 111) es de aproximadamente 205,74 cm (81 pulgadas), la longitud L1 es de aproximadamente 398,78 cm (157 pulgadas) y la anchura W1 es de aproximadamente 190,5 cm (75 pulgadas). Otras realizaciones pueden tener otros tamaños. Como se discute en esta memoria, la altura puede ser mayor o menor dependiendo del número de zonas 111 utilizadas en la implementación particular.

Sin embargo, el aplicador multizona 110 se puede escalar hacia arriba o hacia abajo en otras realizaciones dependiendo de diversos factores como el tipo y las características del material a procesar, el volumen del material, la cantidad de energía que se necesita aplicar al material para completar el procesamiento deseado del material, y si el aplicador multizona 110 se va a usar para producción comercial a gran escala, producción a pequeña escala, pruebas de laboratorio o experimentales, o propósitos de demostración, por ejemplo. El escalado de la potencia de salida del sistema de generación de energía 102 (Figura 2) se puede realizar de manera similar.

La Figura 6 es una vista en perspectiva de un ejemplo de pedestal 200 de un aplicador multizona 110. En este ejemplo, el pedestal 200 incluye una base 202, soportes verticales 204, miembros de soporte transversales 206 y soportes de aplicador 208.

El ejemplo de pedestal 200 tiene una estructura de bastidor que se configura para colocarse en un suelo F y para soportar los otros componentes del aplicador multizona 110 en una relación espaciada sobre el suelo F.

La estructura de bastidor se forma de tubos o vigas de metal cuadradas, que tienen una dimensión de sección transversal en un intervalo de aproximadamente 2,54-7,62 cm (1-3 pulgadas), o aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas).

La base 202 incluye pies que se apoyan en el suelo F.

Los soportes verticales 204 se extienden verticalmente hacia arriba desde la base.

Los miembros de soporte transversal 206 se extienden entre los soportes verticales 204 para formar una estructura de bastidor rígida que resiste la torsión y la flexión.

Los soportes de aplicador 208 se conectan a los soportes verticales 204 y se extienden hacia fuera desde los soportes verticales 204. Los soportes de aplicador 208 incluyen superficies superiores planas que se disponen y posicionan de modo que los aplicadores para cada zona de aplicación 111 (por ejemplo, Figuras 4-5) se puedan colocar y descansar sobre las superficies superiores. En los soportes de aplicador 208 se posicionan topes y se extienden verticalmente hacia arriba desde las superficies superiores que se colocan para evitar que los aplicadores se deslicen fuera de las superficies superiores. Los aplicadores se pueden colocar en las superficies superiores donde quedan sujetos por la fuerza de la gravedad. Además, las pestañas en los bordes de los aplicadores también ayudan a evitar que los aplicadores se deslicen fuera de las superficies superiores. En las realizaciones en las que los aplicadores se soportan descansando sobre las superficies superiores de los soportes de aplicador, el aplicador multizona se puede limpiar fácilmente o la configuración del aplicador multizona se puede modificar fácilmente debido a la ausencia de sujetadores que sostienen los aplicadores en los soportes de aplicador — los aplicadores simplemente pueden elevarse.

Las Figuras 7-10 ilustran un ejemplo de la zona de aplicación 111 del aplicador multizona 110 mostrado en las Figuras 4-5.

La Figura 7 es una vista superior del ejemplo de zona de aplicación 111, y más específicamente un ejemplo de la zona 1 del aplicador multizona 110 mostrado en las Figuras 4-5. En este ejemplo, la zona de aplicación 111 incluye el divisor 180, un aplicador 230, un aplicador 232 y el conducto de material 113. El ejemplo de divisor 180 incluye la lumbrera de entrada 182 y las lumbreras de salida 220 y 222. El ejemplo de aplicador 230 incluye una guía de ondas en codo 234, una guía de ondas recta 236 y una placa reflectora 238. El ejemplo de aplicador 232 incluye una guía de ondas en codo 240, una guía de ondas recta 242 y una placa reflectora 244. El conducto de material 113 incluye un conducto de entrada 260, un conducto de aplicador 262, un conducto de transferencia intrazona 264, un conducto de aplicador 264 y un conducto de transferencia de zona cruzada 268. En la Figura 7 también se muestran ejemplos del sensor de temperatura 128 y el mezclador 280.

El divisor 180 es una guía de ondas que incluye la lumbrera de entrada 182 que se configura para conectarse a una guía de ondas del conjunto de transferencia de energía 106. La lumbrera de entrada 182 recibe la energía E1 generada por el generador 1 del sistema de generación de energía 102 (mostrado en Figuras 1 -3). El divisor 180 divide entonces la energía en una pluralidad de partes y entrega las partes de energía dividida a los aplicadores. El ejemplo ilustrado muestra un divisor que divide la energía en dos partes E1A y E1B. El divisor 180 incluye la lumbrera de salida 220 que se conecta al extremo del aplicador 230 y entrega la parte de energía E1A al aplicador 230. El divisor 180 también incluye la lumbrera de salida 222 que se conecta al extremo del aplicador 232 y entrega la parte de energía E1B al aplicador 232. Un ejemplo del divisor se ilustra y describe con mayor detalle con referencia a la Figura 11.

Una de las ventajas de usar el divisor 180 es que permite usar un generador de mayor potencia 103 para alimentar la zona de aplicación 111. Como se discutió en otra parte en esta memoria, los inventores han descubierto que los aplicadores de mayor potencia a menudo son menos costosos por unidad de potencia que los aplicadores de menor potencia, y más particularmente que un generador de 100 kilovatios que los inventores piensan actualmente que es el generador más rentable. Sin embargo, para muchas operaciones de procesamiento, un generador de 100 kilovatios es demasiada energía. Por lo tanto, el divisor 180 se puede usar para reducir la potencia realmente aplicada al material dividiéndolo en dos o más partes que contienen solo una fracción correspondiente de la potencia (por ejemplo, la mitad, un tercio, un cuarto, etc.). Así, en el ejemplo ilustrado cuando la energía E1 es de 100 kilovatios, las partes de energía entregadas a los aplicadores 230 y 232 son 50 kilovatios.

También es posible en algunas realizaciones diseñar el divisor 180 para que divida la energía en dos o más partes, como dos, tres, cuatro o más. Además, algunas realizaciones no incluyen un divisor y, en cambio, la lumbrera de entrada 182 es una lumbrera de entrada de un solo aplicador, que recibe toda la energía E1 directamente desde el conjunto de transferencia de energía 106.

De la misma forma que la energía puede entregarse directamente al aplicador, o dividirse en dos o más partes, la zona 111 del aplicador multizona 110 también puede incluir uno o más aplicadores. En el ejemplo ilustrado, la zona 111 incluye dos aplicadores 230 y 232. Otras realizaciones pueden tener otras cantidades de aplicadores, como uno, tres, cuatro o más.

Los aplicadores 230 y 232 se forman de guías de ondas, y en este ejemplo incluyen una guía de ondas en codo 234, 240 y una guía de ondas recta 236, 242, respectivamente. Las guías de ondas en codo 234 y 240 se conectan a las lumbreras de salida 220 y 222 del divisor 180 y se curvan en un ángulo A1 para redirigir las partes de energía en ese ángulo. En este ejemplo, el ángulo A1 es de 90 grados. Se pueden usar otros ángulos en otras realizaciones. Una ventaja de usar una guía de ondas en codo 234, 240 es que ayuda a reducir la superficie total del aplicador multizona 110 al reducir la anchura W1 (mostrada en la Figura 4). Otra ventaja es que reduce la longitud del conducto de material 113 que, de lo contrario, podría ser necesario para transferir el material entre las zonas de aplicación.

Otro beneficio de las guías de ondas en codo 234 y 240 es que proporcionan espacio a lo largo de un borde lateral exterior de las guías de ondas en codo 234 y 240 donde se puede seleccionar un punto de salida 290 o de entrada 292 entre numerosas disposiciones posibles. Por ejemplo, los puntos de salida 290 y entrada 292 se pueden seleccionar para que estén adyacentes a la pared lateral exterior de los aplicadores 230 y 232. La densidad de energía suele ser mayor en los centros de las guías de ondas y, por lo tanto, el material se puede introducir más gradualmente o eliminar de la energía disponiendo los puntos de salida y entrada 292 lejos del centro de las guías de ondas. En los extremos distales de los aplicadores 230 y 232 se puede lograr lo mismo disponiendo los puntos de entrada 294 y salida 296 cerca de la pared lateral interior opuesta de las guías de ondas 236 y 242, si se desea. Alternativamente, la energía E1A y E1B puede atenuarse lo suficiente en el momento en que alcanza estos extremos distales de los aplicadores 230 y 232 para que se desee la máxima exposición, en cuyo caso los puntos de entrada 294 y salida 296 pueden disponerse en el centro de las guías de ondas 236 y 242, como en el ejemplo mostrado en las Figuras 7-10.

Las guías de ondas en codo 234 y 240 entregan las partes de energía E1A y E1B a las respectivas guías de ondas 236 y 242 que constituyen las regiones primarias donde el material M está expuesto a las partes de energía E1A y E1B.

En algunas realizaciones, las diversas guías de ondas se pueden conectar entre sí utilizando un sujetador, como pernos y tuercas dispuestos a través de aberturas en las bridas de los extremos de cada guía de ondas. Esto también permite un fácil ajuste, modificación, personalización, extracción o limpieza de las guías de ondas al permitir que se desconecten fácilmente en uno o más puntos mediante la simple desconexión de los sujetadores que las aseguran entre sí.

En algunas realizaciones, cualquier energía remanente en los extremos distales de los aplicadores 230 y 232 podría dirigirse a una carga de agua donde se disipa para evitar que la energía se refleje al aplicador, en cuyo caso toda la energía remanente sería energía de desecho que daría como resultado una ineficiencia indeseable en el aplicador multizona 110.

En otra realización, tal como se muestra en la Figura 7, una placa reflectora 238, 244 se dispone en los extremos distales de los aplicadores 230 y 232 para reflejar cualquier energía remanente de regreso a los aplicadores 230 y 232 donde se usa nuevamente para exponer el material M.

Se ha encontrado que las placas reflectoras 238, 244 dan como resultado eficiencias muy mejoradas. Por ejemplo, un aplicador con una terminación de carga de agua puede tener una eficiencia del 60 al 70 por ciento, mientras que el aplicador 230, 232 con una placa reflectora 238, 244 puede tener una eficiencia del 90 por ciento o más, o del 95% o más. En algunas realizaciones, el aplicador 230, 232 tiene una eficacia de aproximadamente el 97%. Esto contrasta fuertemente con otras técnicas de calentamiento. Por ejemplo, las calderas utilizadas para enlatado pueden tener eficiencias de aproximadamente el 10% a aproximadamente el 35%.

El material se suministra y se guía a través de la zona de aplicación 111 por el conducto de material 113. En este ejemplo, el conducto de material 113 incluye múltiples segmentos que incluyen el conducto de entrada 260, el conducto de aplicador 262, el conducto de transferencia intrazona 264, el conducto de aplicador 264, y el conducto de transferencia de zona cruzada 268.

El material llega a la zona de aplicación 111 a través del conducto de entrada 260. El conducto de entrada 260 se conecta al conducto de aplicador 262.

El conducto de aplicador 262 se hace de un material que es transparente a la energía electromagnética. El conducto de aplicador 262 entra al aplicador 230 a través del punto de entrada 294 a través de la placa reflectora 238, y luego se extiende a través de la guía de ondas de aplicador 236 y dentro de la guía de ondas en codo 234. El material M que pasa a través del conducto de aplicador 262 queda expuesto a la parte E1A de la energía electromagnética en el aplicador 230. El conducto de aplicador 262 luego sale de la guía de ondas en codo 234 en el punto de salida 290. El extremo distal del conducto de aplicador se conecta al conducto de transferencia intrazona 264.

El conducto de transferencia intrazona 264 conecta los aplicadores 230 y 232, que son parte de la misma zona de aplicación 111. El conducto de transferencia intrazona 264 se conecta y transporta el material desde el conducto de aplicador 262 al conducto de aplicador 266 donde entra al aplicador 232. En algunas realizaciones, el mezclador 280 se dispone en la unión entre los conductos 264 y 266, y funciona para mezclar o agitar el material M cuando entra al conducto de aplicador 266.

El conducto de aplicador 266 entra al aplicador 232 a través del punto de entrada 292 de la guía de ondas en codo 240 y luego pasa a través de la guía de ondas de aplicador 242 donde, de manera similar al conducto de aplicador 262, el material M está expuesto a la parte E1B de la energía electromagnética. El conducto de aplicador 266 se hace de un material que es transparente a la energía electromagnética para que pueda ocurrir la exposición. El conducto de aplicador 262 sale del aplicador 232 y la zona de aplicación 111 a través del punto de salida 296 a través de la placa reflectora 244. El extremo distal del conducto de aplicador 262 se conecta al conducto de transferencia de zona cruzada 268.

Después de que el material M sale del aplicador 232, en algunas realizaciones se dispone un sensor de temperatura 128 en el conducto de transferencia de zona cruzada para medir la temperatura del material M. La lectura de temperatura se comunica desde el sensor de temperatura 128 al sistema de control 108.

El conducto de transferencia de zona cruzada 268 proporcionado para conectar zonas adyacentes del aplicador multizona 110, para transportar el material M desde una zona a otra zona para procesamiento adicional. En este ejemplo, el conducto de transferencia de zona cruzada 268 de la zona 1 actúa como conducto de entrada 260 para la zona de aplicación 2, y el material M es entregado desde la zona 1 a la zona 2 por el conducto de transferencia de zona cruzada 268.

Los conductos de transferencia intrazona 264 y los conductos de transferencia de zona cruzada también se pueden usar para realizar una variedad de modificaciones o personalizaciones a una implementación particular del aplicador multizona 110. Por ejemplo, se pueden conectar componentes adicionales a la zona de aplicación usando estos conductos, según se desee. Algunos ejemplos de componentes adicionales incluyen un mezclador; un desaireador; una lumbrera de inyección, como para la adición de ingredientes (sabores, probióticos, vitaminas), fluidos, productos químicos, reactantes y similares; lumbreras de muestra para extraer muestras del material; tubos de retención de equilibrio; un sistema de refrigeración; y otros componentes deseados. Los conductos también se pueden usar como conductos de derivación para evitar una zona en particular si se desea.

En algunas realizaciones, las partes del conducto de material 113 que pasan a través de los aplicadores, como los conductos de aplicador 262 y 264, se forman de un material que es transparente a la energía electromagnética generada por el sistema de generación de energía 102. En algunas realizaciones, las partes del conducto de material que no pasan a través de los aplicadores (incluido el conducto de entrada 260 y un conducto de salida final, así como los conductos de transferencia 264 y 268 y conductos entre otros componentes del sistema de procesamiento de materiales 100 (por ejemplo, tanques, bombas, sistemas de refrigeración, etc.) no es necesario que se hagan de dicho material y, en cambio, se pueden hacer de otro material, como tubos de acero inoxidable. En algunas realizaciones, el conducto de material 113 tiene un diámetro interno en un intervalo de aproximadamente 2,54 cm (1 pulgada) a aproximadamente 7,62 cm (3 pulgadas), como 3,81 cm (1,5 pulgadas) o 5,08 cm (2 pulgadas).

En algunas realizaciones, cada una de las zonas de aplicación 111 tiene la misma o similar estructura y, por lo tanto, esta discusión del ejemplo de zona de aplicación 111 para la zona 1 no se repetirá aquí para cada una de las otras zonas 2, 3,... N, entendiendo que la estructura de dichas zonas es igual o similar a la discutida aquí para la zona 1.

La Figura 8 es una vista lateral del ejemplo de zona de aplicación 111 (por ejemplo, la zona 1) mostrado en la Figura 7.

El ejemplo de zona de aplicación 111 tiene una forma, como una forma de U horizontal ligeramente oblicua. Para ilustrar un ejemplo del a oblicuidad, la Figura 8 ilustra una línea horizonta1HOR y una línea de pendiente S1 en un ángulo A2 con la línea horizontal HOR. La línea de pendiente S1 corresponde a la pendiente de un plano que pasa por los centros del punto de entrada 294, la lumbrera de entrada 182 y el punto de salida 296. En algunas realizaciones, la línea de pendiente S1 tiene un ángulo en un intervalo de aproximadamente 5 grados a aproximadamente 25 grados, y en algunas realizaciones un ángulo en un intervalo de aproximadamente 10 grados a aproximadamente 20 grados. En algunas realizaciones, el ángulo A2 es de aproximadamente 15 grados. La oblicuidad también se puede representar mediante un diferencial de altura. Una distancia D1 es una diferencia de altura vertical entre un centro del punto de entrada 294 del aplicador 230 y un centro de la lumbrera de entrada 182, y la distancia D2 es una diferencia de altura vertical entre un centro de la lumbrera de entrada 182 y el centro del punto de salida 296. En algunas realizaciones, las distancias D1 y D2 están en un intervalo de aproximadamente 5,08 cm (2 pulgadas) a aproximadamente 20,32 cm (8 pulgadas), o en un intervalo de aproximadamente 7,62 cm (3 pulgadas) a aproximadamente 15,24 cm (6 pulgadas). Una diferencia de altura total desde el punto de entrada 294 al punto de salida 296 de la zona 111 es la suma de D1 y D2 (en un intervalo de aproximadamente 10,16 cm (4 pulgadas) a aproximadamente 40,64 cm (16 pulgadas), o en un intervalo de aproximadamente 15,24 cm (6 pulgadas) a aproximadamente 30,48 cm (12 pulgadas)), o el doble de las medidas D1 o D2 cuando las distancias son iguales.

La Figura 9 es otra vista lateral del ejemplo de zona de aplicación 111 (por ejemplo, la zona 1) mostrado en la Figura 7.

El conducto de transferencia intrazona 264 se extiende desde el punto de salida 290 del aplicador 230 hasta el punto de entrada 292 del aplicador 232. El conducto de transferencia intrazona 264 tiene una pendiente ascendente S2 desde una línea horizontal HOR en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 20 grados, o de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 10 grados. En algunas realizaciones, el conducto de transferencia intrazona 264 tiene una pendiente de aproximadamente 4 grados.

El conducto de transferencia de zona cruzada 264 se extiende desde el punto de salida 296 (no visible en la Figura 9) del aplicador 232 hasta un punto de entrada 294 de una zona posterior (por ejemplo, la zona 2). El conducto de transferencia de zona cruzada 264 tiene una pendiente ascendente S3 desde una línea horizonta1HOR en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 20 grados, o de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 10 grados. En algunas realizaciones, el conducto de transferencia de zona cruzada 264 tiene una pendiente de aproximadamente 4 grados.

La Figura 10 es otra vista lateral del ejemplo de zona de aplicación 111 (por ejemplo, la zona 1) mostrado en la Figura 7.

En algunas realizaciones, la zona de aplicación 111 tiene una configuración en forma de U generalmente horizontal, que está ligeramente oblicua. Más específicamente, los aplicadores 230 y 232 están oblicuos hacia arriba y hacia abajo desde la horizontal, de manera que ambos tienen una pendiente ascendente en la dirección del flujo de material a través del conducto de material 113. La línea horizontal HOR se muestra como referencia. La pendiente del aplicador 230 se ilustra como ángulo A4. La pendiente del aplicador 230 también se ilustra como ángulo A5. En algunas realizaciones, los ángulos A4 y A5 están en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 20 grados, o de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 10 grados. En algunas realizaciones, los aplicadores 230 y 232 tienen un ángulo de inclinación A4 y A5 que coincide con una pendiente del conducto de material 113, como se discute en esta memoria. En algunas realizaciones, los ángulos de pendiente A4 y A5 están en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 20 grados, o en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 10 grados, o en un intervalo de aproximadamente 1 grado a aproximadamente 6 grados. En algunas realizaciones, la pendiente está en un intervalo de 1 grado a 6 grados. En algunas realizaciones, la pendiente de los aplicadores no es superior a 20 grados, o no es superior a 10 grados, o no es superior a 6 grados.

En algunas realizaciones, el conducto de material 113 se extiende longitudinalmente a través de los aplicadores 230 y 232 en una dirección paralela a la altura de los aplicadores. Por lo tanto, en algunas realizaciones, las pendientes del conducto de material 113 (por ejemplo, los conductos de aplicador 262 y 266) son iguales a los ángulos A4 y A5.

En algunas realizaciones, se dice que al menos algunas de las zonas 111, los aplicadores y los conductos de material 113 que se extienden a través de las zonas 111 y los aplicadores son horizontales. Como se usa aquí, el término generalmente horizontal se refiere a un objeto que tiene una pendiente con respecto a la tierra o un suelo de soporte que es menor de 45 grados. Por otro lado, un objeto generalmente vertical tiene una pendiente de más de 45 grados. Un objeto sustancialmente horizontal tiene una pendiente de menos de 20 grados. En otras realizaciones, un objeto sustancialmente horizontal tiene una pendiente de menos de 10 o menos de 6 grados. Las pendientes de los objetos se pueden medir con respecto a la tierra o a un suelo nivelado. Las pendientes descritas en esta memoria se refieren a los objetos cuando están ensamblados en su configuración operativa, como con los pies del pedestal u otra estructura de pedestal descansando sobre un suelo nivelado.

Aunque la mayoría de los ejemplos ilustrados en esta memoria involucran zonas de aplicación, aplicadores y conductos de material dispuestos horizontalmente, muchos de los principios descritos en esta memoria también son aplicables a zonas, aplicadores y conductos de material verticales, generalmente verticales o sustancialmente verticales, o tales estructuras que tienen combinaciones de componentes horizontales y verticales. Como solo un ejemplo, la capacidad de utilizar múltiples generadores ajustables individualmente para controlar por separado una o más zonas o aplicadores es igualmente aplicable a conductos de material, aplicadores y zonas horizontales, verticales o combinaciones de zonas horizontales y verticales.

La Figura 11 es una vista en perspectiva de un ejemplo de divisor 180. En este ejemplo, el divisor incluye una lumbrera de entrada 182 y dos lumbreras de salida 220 y 222.

En algunas realizaciones, los bordes de las lumbreras de entrada y salida 182, 220 y 222 incluyen bridas de conexión 302, con aberturas 304 que se extienden a través de ellas. Las bridas 302 se utilizan para conectar las lumbreras 182, 220 y 222 con otras guías de ondas que tienen bridas y lumbreras dispuestas de manera similar, como por ejemplo usando un sujetador.

Un ejemplo de un sujetador adecuado es un perno y una tuerca. También se pueden usar otros sujetadores en otras realizaciones. En algunas realizaciones, las bridas y/o ubicaciones de las aberturas 304 están oblicuas para permitir que las guías de ondas se conecten en los ángulos apropiados, tal como se discute en esta memoria.

La Figura 12 es un diagrama de bloques esquemático que ilustra un ejemplo del sistema de control 108, mostrado en la Figura 1. En este ejemplo, el sistema de control 108 incluye un dispositivo informático 320. El dispositivo informático ilustrado en la Figura 12 se puede utilizar para ejecutar el sistema operativo, los programas de aplicación, los métodos y los módulos de software descritos en esta memoria.

El dispositivo informático 320 incluye, en algunas realizaciones, al menos un dispositivo de procesamiento 322, como una unidad de procesamiento central (CPU). Hay variedad de dispositivos de procesamiento disponibles de una variedad de fabricantes, por ejemplo, Intel o Advanced Micro Devices. En este ejemplo, el dispositivo informático 320 también incluye una memoria de sistema 324 y un bus de sistema 326 que acopla diversos componentes de sistema, incluida la memoria de sistema 324, al dispositivo de procesamiento 322. El bus de sistema 326 es uno de varios tipos de estructuras de bus, incluido un bus de memoria o controlador de memoria; un bus periférico; y un bus local que usa cualquiera de una variedad de arquitecturas de bus.

Ejemplos de dispositivos informáticos adecuados para el dispositivo informático 320 incluyen un ordenador servidor, un ordenador de escritorio, un ordenador portátil, una tableta, un dispositivo informático móvil (como un teléfono inteligente, un dispositivo digital móvil iPod® o iPad® u otros dispositivos móviles), u otros dispositivos configurados para procesar instrucciones digitales.

La memoria de sistema 324 incluye memoria de solo lectura 328 y memoria de acceso aleatorio 330. Un sistema básico de entrada/salida 332 que contiene las rutinas básicas que actúan para transferir información dentro del dispositivo informático 320, como durante el inicio, generalmente se almacena en la memoria de solo lectura 328.

El dispositivo informático 320 también incluye un dispositivo de almacenamiento secundario 334 en algunas realizaciones, como una unidad de disco duro, para almacenar datos digitales. El dispositivo de almacenamiento secundario 334 se conecta al bus de sistema 326 mediante una interfaz de almacenamiento secundario 336. Los dispositivos de almacenamiento secundario 334 y sus medios legibles por ordenador asociados proporcionan almacenamiento no volátil de instrucciones legibles por ordenador (incluidos programas de aplicación y módulos de programa), estructuras de datos y otros datos para el dispositivo informático 320.

Aunque el entorno ejemplar descrito en el presente documento emplea una unidad de disco duro como dispositivo de almacenamiento secundario, en otras realizaciones se utilizan otros tipos de medios de almacenamiento legibles por ordenador. Ejemplos de estos otros tipos de medios de almacenamiento legibles por ordenador incluyen casetes magnéticos, tarjetas de memoria flash, discos de vídeo digital, cartuchos de Bernoulli, memorias de solo lectura de disco compacto, memorias de solo lectura de disco versátil digital, memorias de acceso aleatorio o memorias de solo lectura. Algunas realizaciones incluyen medios no transitorios. Además, tales medios de almacenamiento legibles por ordenador pueden incluir almacenamiento local o almacenamiento basado en la nube.

En el dispositivo de almacenamiento secundario 334 o en la memoria 324 se pueden almacenar varios módulos de programa, incluido un sistema operativo 338, uno o más programas de aplicación 340, otros módulos de programa 342 (como los motores de software descritos en esta memoria) y datos de programa 344. El dispositivo informático 320 puede utilizar cualquier sistema operativo adecuado, como Microsoft Windows™, Google Chrome™, Google Android, Apple OS, Apple iOS, Linux y cualquier otro sistema operativo adecuado para un dispositivo informático.

En algunas realizaciones, un usuario proporciona entradas al dispositivo informático 320 a través de uno o más dispositivos de entrada, como la pantalla sensible al tacto 348. También se pueden usar otros dispositivos de entrada, como un teclado, un ratón, un dispositivo de control de puntero (como un touch pad, touch stick, joystick, etc.), micrófono y cualquier otro dispositivo de entrada adecuado. Los dispositivos de entrada a menudo se conectan al dispositivo de procesamiento 322 a través de una interfaz de entrada/salida 346 que se acopla al bus de sistema 326. También es posible la comunicación inalámbrica entre los dispositivos de entrada y la interfaz 346, e incluye tecnología inalámbrica de infrarrojos, BLUETOOTH®, Tecnología wifi IEEE 802.11x, celular u otros sistemas de comunicación por radiofrecuencia.

Se pueden usar una o más interfaces de entrada/salida 346 para comunicarse con sensores externos y dispositivos controlables del sistema de procesamiento de materiales. La interfaz de entrada/salida puede incluir interfaces de entrada/salida de CA, CC o digitales, incluidas, por ejemplo, USB y otras interfaces de E/S, y también puede incluir, o alternativamente, uno o más dispositivos de comunicación, como un dispositivo de comunicación inalámbrica, un dispositivo de comunicación de red por cable. (p. ej., un módem o dispositivo de comunicación Ethernet) u otros dispositivos de comunicación por cable (p. ej., bus serie). En esta memoria se describen ejemplos de sensores y otros dispositivos controlables, e incluyen el sistema de generación de energía 102 y los generadores 103, la bomba 114, el sensor de caudal 116, los sensores de temperatura 128 y el dispositivo de contrapresión 122, como se muestra en la Figura 1, u otros sensores o dispositivos controlables.

En este ejemplo de realización, un dispositivo de exposición 348, como un monitor, un dispositivo de pantalla de cristal líquido, un proyector o un dispositivo de pantalla sensible al tacto, también se conecta al bus de sistema 326 a través de una interfaz, como un adaptador de vídeo 350. Además del dispositivo de exposición 348, el dispositivo informático 320 puede incluir otros diversos dispositivos periféricos (no mostrados), como altavoces o una impresora.

Cuando se utiliza en un entorno de red de área local o en un entorno de red de área amplia (como internet), el dispositivo informático 320 normalmente se conecta a una red 354 a través de una interfaz de red 352, como una interfaz Ethernet, o mediante un dispositivo de comunicación inalámbrica, como el uso de comunicación celular o wifi.

El dispositivo informático 320 normalmente incluye al menos alguna forma de medio legible por ordenador. Los medios legibles por ordenador incluyen cualquier medio disponible al que pueda acceder el dispositivo informático 320. A modo de ejemplo, los medios legibles por ordenador incluyen medios de almacenamiento legibles por ordenador y medios de comunicación legibles por ordenador.

Los medios de almacenamiento legibles por ordenador incluyen medios volátiles y no volátiles, extraíbles y no extraíbles implementados en cualquier dispositivo configurado para almacenar información, como instrucciones legibles por ordenador, estructuras de datos, módulos de programa u otros datos. Los medios de almacenamiento legibles por ordenador incluyen, entre otros, memoria de acceso aleatorio, memoria de solo lectura, memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente, memoria flash u otra tecnología de memoria, memoria de solo lectura de disco compacto, discos versátiles digitales u otro almacenamiento óptico, casetes magnéticos, cinta magnética, almacenamiento en disco magnético u otros dispositivos de almacenamiento magnético, o cualquier otro medio que pueda usarse para almacenar la información deseada y al que pueda acceder el dispositivo informático 320. Los medios de almacenamiento legibles por ordenador no incluyen los medios de comunicación legibles por ordenador.

Los medios de comunicación legibles por ordenador típicamente incorporan instrucciones legibles por ordenador, estructuras de datos, módulos de programa u otros datos en una señal de datos modulada tal como una onda portadora u otro mecanismo de transporte e incluyen cualquier medio de entrega de información. El término "señal de datos modulada" se refiere a una señal que tiene una o más de sus características configuradas o cambiadas de tal manera que codifican información en la señal. A modo de ejemplo, los medios de comunicación legibles por ordenador incluyen medios cableados, como una red cableada o una conexión directa por cable, y medios inalámbricos, como acústicos, de radiofrecuencia, infrarrojos y otros medios inalámbricos. Las combinaciones de cualquiera de los anteriores también se incluyen dentro del alcance de los medios legibles por ordenador.

El dispositivo informático ilustrado en la Figura 12 también es un ejemplo de electrónica programable, que puede incluir uno o más de dichos dispositivos informáticos, y cuando se incluyen múltiples dispositivos informáticos, dichos dispositivos informáticos pueden acoplarse con una red de comunicación de datos adecuada para realizar colectivamente las diversas funciones, métodos, u operaciones divulgadas en esta memoria.

La Figura 13 es una captura de pantalla de una interfaz gráfica de usuario de ejemplo 380 del sistema de control 108, mostrado en las Figuras 1 y 12.

En algunas realizaciones, la interfaz gráfica de usuario 380 se genera en un dispositivo de exposición mediante un dispositivo informático, como el dispositivo de exposición 348 y el dispositivo informático 320, mostrados en la Figura 12. En algunas realizaciones, las instrucciones de datos se almacenan en al menos un dispositivo de almacenamiento de datos legibles por ordenador, que cuando se ejecutan en al menos un dispositivo informático, hacen que el dispositivo informático genere la interfaz gráfica de usuario 380. La interfaz gráfica de usuario 380 se puede exponer con múltiples ventanas o páginas, en algunas realizaciones, pero en la Figura 13 se ilustra expuesta en una única ventana o página.

En este ejemplo, la interfaz gráfica de usuario 380 incluye una sección de identificación de materiales 382 y una sección de definición de objetivos 384.

La sección de identificación de materiales 382 solicita al usuario que identifique el tipo de material a procesar por el sistema de procesamiento de materiales. En algunas realizaciones, se proporciona un menú de opciones para la selección, y el usuario puede revisar la lista de materiales y seleccionar uno de los materiales de la lista.

En algunas realizaciones, los materiales contenidos en la lista se asocian con una o más características de material. Un ejemplo de una característica de material es la capacidad calorífica del material. En otra posible realización, el material se asocia con una receta, que incluye configuraciones predefinidas del sistema de procesamiento de materiales para procesar el material seleccionado. Tras la selección de ese material, la configuración predefinida del sistema de procesamiento de materiales se completa automáticamente en los campos de la interfaz gráfica de usuario 380 donde el usuario puede revisar la configuración, aceptar la configuración o ajustar la configuración.

Alternativamente, si el material no está disponible en el menú, algunas realizaciones brindan una opción para añadir un nuevo material. Al seleccionar la opción de añadir nuevo material, se solicita al usuario que proporcione un nombre para el material y que identifique una o más características de material, en algunas realizaciones.

La sección de definición de objetivos 384 solicita al usuario que identifique una pluralidad de objetivos de procesamiento de materiales para usar durante el procesamiento del material. En este ejemplo, la sección de definición de objetivos 384 incluye avisos y campos de entrada de datos para el objetivo de caudal, el objetivo de presión y los objetivos de temperatura para cada zona (por ejemplo, zonas 1 -N).

Para definir un valor objetivo, el usuario selecciona el campo de entrada de datos correspondiente e introduce el valor deseado, o utiliza las flechas hacia arriba y hacia abajo para incrementar o disminuir un valor existente, por ejemplo.

En algunas realizaciones (no mostradas en la Figura 13) se proporcionan objetivos de temperatura para al menos dos etapas de operación. Una primera etapa de funcionamiento implica una etapa de esterilización, y la segunda etapa de funcionamiento implica una etapa de procesamiento de material. Durante la etapa de esterilización, el sistema de procesamiento de materiales 100 funciona para esterilizar el sistema en preparación para el procesamiento de materiales. A menudo, se pueden usar temperaturas más altas para garantizar que el conducto de material esté limpio y sin contaminantes y, por lo tanto, se puede definir un primer conjunto de temperaturas de esterilización para usar durante la etapa de esterilización. Luego, una vez completada la etapa de esterilización, el sistema avanza a la etapa de procesamiento de materiales en la que los objetivos de temperatura de procesamiento de materiales que se definen por separado se utilizan para procesar el material.

La Figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método 400 para controlar un caudal de material. En algunas realizaciones, el sistema de control 108 realiza el método 400. En este ejemplo, el método 400 incluye las operaciones 402, 404, 406 y 408.

La operación 402 se realiza para determinar un objetivo de caudal. En algunas realizaciones, la operación 402 implica recibir el objetivo de caudal del usuario a través de la interfaz gráfica de usuario 380, mostrado en la Figura 13. En otra posible realización, el objetivo de caudal se recupera de una base de datos en función de un material a procesar, como un material seleccionado a través de la interfaz gráfica de usuario 380, mostrado en la Figura 13.

La operación 404 se realiza para determinar un caudal de material. En un ejemplo, el caudal de material es el caudal de material a través del conducto de material 113 descrito aquí, tal como lo mide el sensor de caudal 116, mostrado en la Figura 1. En algunas realizaciones, el caudal de material es un caudal actual.

La operación 406 se realiza para comparar el caudal de material con el objetivo de caudal. La operación 406 determina, por ejemplo, una desviación entre el caudal de material y el objetivo de caudal. En algunas realizaciones, la desviación se registra en un dispositivo de almacenamiento de datos legibles por ordenador, por ejemplo, junto con una marca de tiempo que indica el momento en que se ha identificado la desviación. En algunas realizaciones, se produce una operación de alerta cuando la desviación es mayor que un valor de umbral. La alerta puede incluir una alerta audible, una alerta visible en la interfaz gráfica de usuario del dispositivo de exposición o iluminando o activando una luz visible, o enviando un mensaje (texto, correo electrónico, etc.). De manera similar, se pueden generar alertas cuando se identifica una desviación mayor que un valor de umbral para cualquiera de los objetivos de procesamiento de materiales descritos en esta memoria.

La operación 408 se realiza para ajustar una bomba. Por ejemplo, cuando la caudal de material y la caudal objetivo no son iguales, o cuando la desviación está fuera de un intervalo de desviación máxima, el funcionamiento de la bomba se ajusta en un esfuerzo por hacer que el caudal de material coincida con el objetivo de caudal. En algunas realizaciones, las operaciones 404, 406, 408 se repiten para seguir controlando y ajustando el caudal.

La Figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método 420 para ajustar una presión del sistema de procesamiento de material. En algunas realizaciones, el método 420 lo realiza el sistema de control 108, mostrado en las Figuras 1 y 12. En este ejemplo, el método 420 incluye las operaciones 422, 424, 426 y 428.

La operación 422 se realiza para determinar un objetivo de presión. En algunas realizaciones, el objetivo de presión se determina al recibir un objetivo de presión del usuario a través de la interfaz gráfica de usuario 380, mostrada en la Figura 13. En otra posible realización, el objetivo de presión se recupera de una base de datos basada en el material a procesar.

La operación 424 se realiza para determinar la presión del material. En un ejemplo, la presión de material es una presión dentro del conducto de material 113 (Figura 1) y, por lo tanto, una presión del material que se está procesando. En algunas realizaciones, la presión de material se determina leyendo un valor del sensor de presión 120, mostrado en la Figura 1.

La operación 426 se realiza para comparar la presión de material con el objetivo de presión. La operación 426 determina, por ejemplo, una desviación entre la presión de material y el objetivo de presión. En algunas realizaciones, la desviación se registra, por ejemplo, junto con una marca de tiempo que indica el momento en que se ha identificado la desviación. También se puede generar una alerta en algunas realizaciones.

La operación 428 se realiza para ajustar la presión. Por ejemplo, cuando se identifica una desviación, el funcionamiento de un dispositivo de ajuste de presión, como un dispositivo de contrapresión, se ajusta para aumentar o disminuir la presión en función de la desviación determinada en un esfuerzo por hacer que la presión de material sea igual al objetivo de presión dentro de al menos un intervalo predeterminado.

Una ventaja de aplicar una contrapresión al material es que puede permitir que se obtengan temperaturas más altas sin que el material experimente un cambio de fase a gas. Se puede usar un diagrama de temperatura, presión, fase (o datos asociados) para determinar la presión necesaria para un material dado a fin de mantener el material en la fase líquida. Por ejemplo, material de baja acidez puede requerir temperaturas de esterilización superiores a los 121 °C y, por lo general, alcanzar hasta los 140 °C. Esto está por encima del punto de inflamación de los líquidos y, por lo tanto, requiere una cantidad significativa de presión para mantener el material en estado líquido. Las presiones típicas para un material de baja acidez están en un intervalo de aproximadamente 60 PSI a aproximadamente 80 PSI. Además, en algunas realizaciones, el sistema de control también monitoriza la presión y compara la presión con una presión máxima para asegurar que la presión no exceda la presión máxima.

La Figura 16 es un diagrama de flujo que ilustra un método 440 para hacer funcionar un sistema de procesamiento de materiales. En algunas realizaciones, el método 440 lo realiza un sistema de control 108, tal como se muestra en la Figura 1. En este ejemplo, el método incluye las operaciones 442 y 444.

La operación 442 se realiza para hacer funcionar el sistema de procesamiento de materiales en un modo de alimentación directa. El modo de alimentación directa utiliza un sensor de temperatura ubicado aguas arriba de una zona de aplicación (o antes de un aplicador) para determinar la temperatura del material cuando entra a la zona de aplicación o al aplicador, y usa esa temperatura para predecir la cantidad de energía necesaria para subir la temperatura del material a un objetivo de temperatura, y luego se controla el generador para producir la cantidad prevista de energía. Un ejemplo de la operación 442 se ilustra y describe con más detalle con referencia a la Figura 17. En algunas realizaciones, la operación 442 continúa hasta que la temperatura del material después de que la zona o el aplicador se haya estabilizado.

La operación 444 se realiza para hacer funcionar el sistema de procesamiento de materiales en un modo de retroalimentación. El modo de retroalimentación utiliza un sensor de temperatura ubicado aguas abajo de una zona de aplicación o aplicador para determinar la temperatura del material después de que sale de la zona de aplicación o aplicador. Luego, la temperatura de material medida se usa en un circuito de retroalimentación para ajustar la salida del generador en función de una comparación de la temperatura del material y un objetivo de temperatura. Un ejemplo de la operación 444 se ilustra y describe con mayor detalle con referencia a la Figura 18.

La Figura 17 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para controlar un sistema de procesamiento de materiales. La Figura 17 es también un ejemplo del modo de funcionamiento de alimentación directa 442, mostrado en la Figura 16. En este ejemplo, el método/operación 442 incluye las operaciones 460, 462, 464, 466, 468 y 470.

La operación 460 se realiza para determinar un objetivo de temperatura para cada zona. En algunas realizaciones, la determinación del objetivo de temperatura para cada zona se realiza al recibir los objetivos de temperatura de un usuario, como a través de la interfaz gráfica de usuario 380 (por ejemplo, el objetivo de temperatura para la zona 1,2, 3, N), mostrado en la Figura 13. En otra posible realización, los objetivos de temperatura se recuperan de una base de datos, tal como en función de una receta definida para el material a procesar. En algunas realizaciones, el usuario identifica el material a procesar a través de la interfaz gráfica de usuario 380, mostrado en la Figura 13.

La operación 462 se realiza para determinar un caudal de material. En algunas realizaciones, el caudal se mide mediante el sensor de caudal 116, mostrado en la Figura 1.

La operación 464 se realiza para determinar una temperatura de entrada a la zona. La temperatura de entrada a la zona es una temperatura del material medida por un sensor de temperatura ubicado aguas arriba de la zona o aplicador y, por lo tanto, corresponde a la temperatura del material cuando entra a la zona o aplicador.

La operación 466 se realiza para calcular la energía de aplicación requerida para obtener el objetivo de temperatura para esa zona o aplicador. La operación 466 puede utilizar una ecuación de balance de energía para determinar o estimar la cantidad apropiada de energía a aplicar al material. Como ejemplo, la energía se puede calcular usando la Ecuación 1:

ECUACIÓN 1:

Q = m * Cp * dT

En la Ecuación 1, Q es la energía, m es el caudal másico, Cp es la capacidad calorífica del material y dT (o delta T) es el cambio de temperatura. El cambio de temperatura (dT) es equivalente a la temperatura del material cuando sale de la zona o aplicador menos la temperatura del material cuando entra en la zona o aplicador. Además, la temperatura del material cuando sale de la zona o aplicador es el objetivo de temperatura (operación 460), mientras que la temperatura del material cuando entra en la zona o aplicador es la temperatura determinada en la operación 464.

Una vez que se ha determinado la energía de aplicación, se realiza la operación 468 para configurar el generador para que proporcione la energía de aplicación. En algunas realizaciones solo se ajusta el generador que está acoplado con la zona o aplicador, para proporcionar energía electromagnética a la zona o aplicador. En algunas realizaciones, se selecciona la potencia de salida del generador. El valor de salida de potencia que se requiere para obtener la salida de energía deseada del generador puede calcularse directamente o determinarse a partir de una tabla de búsqueda, por ejemplo, en función de la energía de aplicación determinada en la operación 466. En algunas realizaciones, el valor de salida de potencia es un porcentaje de la potencia máxima de salida.

Si se está realizando el método 440, mostrado en la Figura 16, entonces se puede realizar además una operación 470 para determinar cuándo cambiar entre el modo de alimentación directa y el modo de retroalimentación. La operación 470 se realiza para determinar si la temperatura del material se ha estabilizado en el objetivo de temperatura. En algunas realizaciones, la operación 470 implica recibir una medición de temperatura de un sensor de temperatura aguas abajo de la zona o aplicador, y determinar cuándo la temperatura ha alcanzado el objetivo de temperatura, o cuándo se ha estabilizado, por ejemplo, permaneciendo a la misma temperatura durante un período de tiempo, o una combinación de ambos. Si es así, el sistema de procesamiento de materiales pasa al modo de retroalimentación, como se muestra en la Figura 18. De lo contrario, el sistema de procesamiento de materiales continúa funcionamiento en el modo de alimentación directa y vuelve a la operación 464.

En algunas realizaciones, el método/la operación 442 se realiza para un aplicador multizona 110, con al menos las operaciones 464, 466, 468 y 470 realizadas para cada zona, y también se usa para controlar uno o más generadores correspondientes para cada zona.

La Figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra un ejemplo de método para controlar un sistema de procesamiento de materiales. La Figura 18 es también un ejemplo del modo de funcionamiento de retroalimentación 444, mostrado en la Figura 16. En este ejemplo, el método/operación 444 incluye las operaciones 490, 492, 494 y 496.

La operación 490 se realiza para determinar un objetivo de temperatura para cada zona.

La operación 492 se realiza para determinar una temperatura de salida de zona. En algunas realizaciones, la operación 492 implica recibir o leer una temperatura aguas abajo de la zona o aplicador para determinar la temperatura del material cuando sale de la zona o aplicador.

La operación 494 se realiza para comparar la temperatura de salida de la zona con el objetivo de temperatura. En algunas realizaciones, se calcula un diferencial entre la temperatura de salida de la zona y el objetivo de temperatura.

A continuación, se realiza la operación 496 para ajustar la energía de aplicación/salida de energía del generador asociado a la zona o aplicador. Por ejemplo, cuando se identifica una desviación, la salida del generador se ajusta para aumentar o disminuir la salida de energía con el fin de aumentar o disminuir la temperatura del material.

En algunas realizaciones, el método/operación 444 se realiza para un aplicador multizona 110, realizándose al menos las operaciones 492, 494 y 496 para cada zona, y también se usa para controlar uno o más generadores correspondientes para cada zona.

Las Figuras 19-21 ilustran ejemplos de perfiles de temperatura del material que se pueden lograr usando el sistema de procesamiento de materiales 100 controlado por el sistema de control 108 como se describe en esta memoria. Estos ejemplos ilustran una realización en la que el sistema de procesamiento de materiales 100 incluye un aplicador multizona que tiene cuatro zonas.

La Figura 19 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil de rampa lineal. En este ejemplo, las temperaturas de las zonas (T1, T2, T3 y T4) se seleccionan de modo que la temperatura del material aumente a un ritmo constante desde una temperatura inicial (T0) hasta una temperatura final (T4).

La Figura 20 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil de rampa, valor constante, rampa, que incluye un período de valor constante. En este ejemplo, el material se lleva a una primera temperatura (T1) y luego se mantiene a esa temperatura durante un período de tiempo (a través de las zonas 2 y 3), y finalmente se calienta a la temperatura final (T4). Un perfil de temperatura que mantiene una temperatura estable se denomina período de valor constante. Un ejemplo de un material que se beneficia de un período de valor fijo como se muestra en la Figura 20 es un material que contiene almidón. El período de valor fijo da tiempo para que florezcan los almidones, seguido de un calentamiento final a la temperatura final para esterilizar el producto.

La Figura 21 ilustra un perfil de temperatura que tiene un perfil en disminución. El perfil cónico proporciona inicialmente un calentamiento rápido a T1 y luego reduce gradualmente la tasa de aumento de temperatura. A medida que aumenta la temperatura, el sistema de control reduce la tasa de aumento para que alcance lentamente la temperatura final más alta T4. Una ventaja del perfil en disminución es que reduce la densidad de energía aplicada al material mientras el material alcanza su temperatura más alta, y reduce la quema o el ensuciamiento que de otro modo podría ocurrir en materiales sensibles.

En algunas realizaciones, los perfiles de temperatura mostrados en las Figuras 19-21 (y muchas otras variaciones) se pueden lograr simplemente ajustando los objetivos de temperatura a través de la interfaz gráfica de usuario mostrado en la Figura 13, por ejemplo, sin necesidad de realizar ningún cambio físico en la estructura o configuración del sistema de procesamiento de materiales 100 o el aplicador multizona 110.

Las diversas realizaciones descritas anteriormente se proporcionan únicamente a modo de ilustración y no deben interpretarse como una limitación de las reivindicaciones adjuntas. Los expertos en la técnica reconocerán fácilmente diversas modificaciones y cambios que se pueden realizar sin seguir las realizaciones de ejemplo y las aplicaciones ilustradas y descritas en esta memoria, y sin apartarse del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de procesamiento de materiales que comprende:

un sistema de generación de energía (102) que comprende una pluralidad de generadores de energía electromagnética (103);

una bomba (114) configurada para proporcionar un flujo de material a procesar; y

un aplicador multizona (110) espaciado del sistema de generación de energía y que comprende:

una pluralidad de zonas de aplicación (111), cada una de las zonas de aplicación configurada para recibir energía electromagnética generada por al menos uno de la pluralidad de generadores (103); y

un conducto de material (113) acoplado a la bomba (114) para recibir el flujo de material y que se extiende a través de las zonas de aplicación (111), siendo al menos parte del conducto de material (113) transparente a la energía electromagnética para permitir que el material quede expuesto a la energía electromagnética a medida que el material pasa a través de las zonas de aplicación (111);

en donde las zonas de aplicación (111) tienen la misma forma, se disponen en una orientación generalmente horizontal común y se alinean verticalmente; el sistema de procesamiento de materiales se caracteriza por que

el conducto de material (113) tiene una pendiente continuamente ascendente a lo largo del aplicador multizona.

2. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 1, en donde las zonas de aplicación (111) incluyen una primera zona de aplicación que comprende:

un primer aplicador;

un segundo aplicador; y

un divisor (180) acoplado entre los aplicadores primero y segundo y configurado para dividir y distribuir la energía electromagnética entre los aplicadores primero y segundo.

3. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 2, en donde cada uno de los aplicadores comprende un extremo abierto y un extremo cerrado, el extremo abierto configurado para recibir la energía electromagnética que le distribuye el divisor, y el extremo cerrado comprende una placa reflectora (244) configurada para reflejar la energía electromagnética dentro de los respectivos aplicadores primero y segundo.

4. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 3, en donde la placa reflectora (244) comprende una abertura en ella, y en donde el conducto de material se extiende a través de la abertura.

5. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 2, en donde los aplicadores primero y segundo son guías de ondas.

6. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 3, en donde el conducto de material (113) se dispone para pasar el material a través del primer aplicador en una dirección opuesta a la dirección de aplicación de energía electromagnética en el primer aplicador, y en donde el conducto de material se dispone para pasar el material a través del segundo aplicador en la misma dirección que la dirección de aplicación de energía electromagnética en el segundo aplicador.

7. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 1, que comprende además una pluralidad de sensores de temperatura (128), cada uno de los sensores de temperatura configurado para medir la temperatura del material después de que el material haya pasado a través de una zona de aplicación respectiva.

8. El sistema de procesamiento de materiales de la reivindicación 1, en donde la pendiente continuamente ascendente está en un intervalo de 1 a 6 grados.