ITRE20090100A1 - Dispositivo ohmico per il trattamento termico di alimenti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione dal titolo:

“DISPOSITIVO OHMICO PER IL TRATTAMENTO TERMICO DI ALIMENTIâ€

Il presente brevetto inerisce ai trattamenti termici, come la pastorizzazione o la sterilizzazione, degli alimenti.

Detti trattamenti sono ben noti ai tecnici dell’industria alimentare, ed in funzione del risultato che si vuole ottenere e del materiale da trattare prevedono che esso venga scaldato sino ad una specifica temperatura ed ivi mantenuto per un periodo di tempo adeguato.

Le caratteristiche degli impianti atti a realizzare i processi di pastorizzazione e di sterilizzazione debbono garantire che la temperatura di trattamento sia omogenea all’interno del prodotto, e mantenuta per il tempo strettamente necessario in un ben definito range di temperature.

Il range dei tempi di permanenza ammissibili à ̈ molto stretto, e al di fuori di esso il prodotto subisce deterioramenti inaccettabili.

Il prodotto à ̈ in forma liquida e talvolta presenta l’inclusione di parti solide.

Sono noti impianti che comprendono uno scambiatore di calore nel quale il prodotto da trattare fluisce lungo un percorso posto a contatto con il percorso di un fluido riscaldante, prodotto da trattare e fluido riscaldante essendo separati da una parete conduttrice di calore, generalmente metallica. Questi impianti presentano tuttavia una certa difficoltà di regolazione e non consentono di garantire una omogenea temperatura all’interno dell’intera massa di prodotto trattato.

Infatti le pareti calde a contatto del prodotto inducono nel prodotto temperature inevitabilmente più alte nelle zone prossime che nelle zone distanti dalle pareti.

Questi impianti inoltre risultano poco adatti a trattare prodotti contenenti parti solide disperse, poiché non sempre la necessaria temperatura raggiunge il cuore delle dette parti solide.

Per il trattamento di prodotti che presentano una conducibilità elettrica sono noti impianti che conseguono il riscaldamento del prodotto mediante la legge di Joule, facendo passare nel prodotto una certa corrente elettrica e sfruttando la resistenza elettrica del prodotto per produrre calore ed innalzarne la temperatura.

Questi impianti sono particolarmente adatti a funzionare in modo continuo e comprendono un tubo in materiale dielettrico nel quale si fa fluire il prodotto da trattare; alle estremità del tubo sono posti due elettrodi ai quali viene applicata una differenza di potenziale V alternata di valore compreso tra 2.000 e 5.000 V. ed avente una frequenza compresa tra 20 KHz e 25 KHz.

La differenza di potenziale genera una corrente che à ̈ inversamente proporzionale alla resistenza elettrica R del prodotto, e che si traduce in calore.

Gli elettrodi sono generalmente costruiti in carbonio puro, o in acciaio inossidabile al fine di evitare indesiderati fenomeni elettrolitici.

Le temperature di processo sono comprese generalmente tra 90°C e 155°C, e i tempi di permanenza devono essere molto precisi in funzione del prodotto trattato, della temperatura di processo e dei gradienti di temperatura all’interno del prodotto.

Anche questi impianti non sono tuttavia esenti da inconvenienti.

Infatti, soprattutto a causa della densità e della vischiosità del prodotto, questo tende ad aderire alle pareti del tubo creando uno strato di materiale che avanza a velocità inferiore rispetto alla velocità di avanzamento del prodotto lontano dalla parete, con conseguente indesiderato aumento del tempo di permanenza in temperatura del prodotto. Inoltre il moto laminare del prodotto in prossimità delle pareti può indurre variazioni della resistenza elettrica che influiscono negativamente sull’omogeneità della temperatura di trattamento.

Lo scopo del presente brevetto à ̈ offrire una soluzione che elimini, o quantomeno riduca sensibilmente gli inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice ed economica.

Questo scopo à ̈ conseguito da un dispositivo che abbia le caratteristiche recitate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti ineriscono a caratteristiche subordinate o complementari atte a migliorare l’efficacia del trovato.

In particolare il dispositivo comprende un condotto cilindrico in materiale dielettrico nel quale à ̈ inserito un rotore che ne occupa interamente la lunghezza.

A ogni capo del condotto à ̈ posto un elettrodo collegato a uno dei poli di un generatore elettrico di corrente alternata, che applica ai poli una differenza di potenziale compresa tra 2.000 V e 5.000 V, ad una frequenza compresa tra 20 MHz e 25 MHz.

In alternativa nel condotto possono essere poste più coppie di elettrodi, assoggettate alla stessa differenza di potenziale e poste in successione, con polarità alternata. Adatti raccordi collegano le estremità del condotto rispettivamente con un tubo di ingresso del prodotto da trattare, e con un tubo di scarico del prodotto trattato. Almeno uno dei raccordi, preferibilmente in raccordo d’ingresso, presenta mezzi per il passaggio, a tenuta idraulica, dell’albero di un motore elettrico.

All’albero à ̈ collegato un rotore assiale, di lunghezza preferibilmente pari a quella del condotto.

Il rotore presenta su tutta la sua lunghezza alette sagomate che si prolungano a lambire la parete interna del tubo, ed hanno la duplice funzione di mantenere pulite le pareti da eventuali strati di prodotto che tendono ad aderire per vischiosità, e di mantenere rimescolato il prodotto.

I pregi e le caratteristiche costruttive e funzionali del trovato risulteranno evidenti dalla particolareggiata descrizione che segue, che ne illustra con l’aiuto delle alegate tavole disegni, una preferita forma di attuazione data a titolo di esempio non limitativo.

La Fig.1 illustra il trovato visto in sezione assiale interrotta.

La Fig.2 Ã ̈ la sezione II-II di Fig.1.

La Fig.3 Ã ̈ la sezione III-III di Fig.1.

La Fig.4 Ã ̈ la sezione IV-IV di Fig.1.

LA FIG.5 Ã ̈ una vista prospettica del rotore

Dalle Figure si rileva un tubo 1 in materiale dielettrico, che nel caso à ̈ noto come PIREX fabbricato da ditte specializzate. Il tubo presenta un diametro di 70 mm, che può essere compreso tra 40 e 100 mm.

La lunghezza del tubo à ̈, nel caso illustrato, pari a 500 mm, e può essere compresa tra 300 e 900 mm.

Il suo spessore non à ̈ una caratteristica essenziale dell’invenzione, e nell’esempio illustrato à ̈ pari a 10 mm. Il tubo 1 à ̈ compreso tra due flange 13 e 14 collegate da sei tiranti 15.

Più precisamente il tubo à ̈ separato in due sezioni 11 e 12 da una flangia centrale 16 attraversata dai suddetti tiranti.

Anche le tre flange13, 14 e 16 sono costruite in materiale dielettrico.

Le flange 13 e 14 sostengono, oltre alle estremità delle sezioni 11 e 12, anche un polo elettrico rispettivamente 110 e 120, di forma anulare, collegato a terra.

La flangia 16 sostiene, oltre alle estremità affacciate delle due sezioni 11 e 12, anche una coppia di poli elettrici anulari rispettivamente 161 e 162.

Questi poli sono entrambi collegati ad un generatore di tensione V ad una tensione del valore compreso tra 2000 V e 5.000 V.

La flangia 13 sostiene anche il condotto 131 di ingresso del materiale da trattare, mentre la flangia 14 sostiene il raccordo 141 di uscita del prodotto trattato.

Sia il condotto 131 che il raccordo 141 sono in AISI 316 L. Il raccordo 141 comprende un corpo 142 nel quale sono collocati mezzi 143 di tenuta idraulica per l’albero 144 del motore 145.

L’albero 144 à ̈ convenientemente sostenuto all’interno della bussola 146 alla quale fa capo anche la carcassa del motore 145.

L’albero 144 si prolunga sino all’interno della flangia 14, ove à ̈ accoppiato ad un rotore 17.

Il motore à ̈ atto ad imprimere al rotore una velocità compresa tra 100 g/min e 800 g/min.

Il rotore 17 à ̈ costruito in materiale dielettrico, presenta una lunghezza pari alla lunghezza complessiva del tubo 1. Esso ha un’anima 171 sezione triangolare a spigoli arrotondati.

L’anima porta, in corrispondenza di ogni spigolo, una successione di creste 172 che si innalzano dal rispettivo spigolo sino a sfiorare la parete interna del tubo 1.

Ogni spigolo presenta una successione di creste di lunghezza L che distano una dall’altra di una quantità pari a 2L.

Le creste di ogni spigolo sono sfalsate rispetto alle creste degli spigoli adiacenti, ed in ogni sezione del rotore ortogonale all’asse à ̈ posta una sola cresta.

Il motore elettrico 145 à ̈ atto a porre in rotazione il rotore a velocità compresa tra 200 g/1’ e 800 g/1’ ed à ̈ correlata alla velocità del flusso del prodotto trattato. ESEMPIO

Con una apparecchiatura come quella illustrata in Fig.1, nella quale il tubo di perspex ha un diametro di 70 mm, una lunghezza pari a 500 mm, ed uno spessore pari a 10 mm, à ̈ stato eseguito il trattamento di 800 Kg./h di purea di asparagi, avente una viscosità pari a 450 Cps ad una temperatura di ingresso del materiale pari a 80°C.

Applicando agli elettrodi una tensione di 3800 V, e con una velocità di rotazione del rotore pari a 300 g/min si à ̈ riscontrata una temperatura di uscita di 130°C congrua con i risultati che si volevano ottenere.

Si intende che l’invenzione non à ̈ limitata all’esempio sopra descritto, e che varianti e perfezionamenti potranno essere apportati senza uscire dall’ambito delle seguenti rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il trattamento termico degli alimenti in modo continuo, comprendente un condotto in materiale dielettrico nel quale fluisce il prodotto da trattare, detto condotto avendo almeno una coppia di elettrodi assoggettati ad una differenza di potenziale di almeno 2000 V con una frequenza di almeno 25 Mhz posti nel condotto, caratterizzato dal fatto che all’interno del condotto à ̈ posto un rotore in materiale dielettrico avente un’anima da cui si eleva una pluralità di creste distribuite sulla lunghezza del rotore, di altezza tale da lambire la superficie interna del condotto.
2. 2. Dispositivo secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che l’anima del rotore presenta una sezione retta triangolare dai cui spigoli si elevano le creste.
3. 3. Dispositivo secondo la riv.2 caratterizzato dal fatto che le creste hanno sezione triangolare con le pareti complanari alle pareti dell’anima.
4. 4. Dispositivo secondo la riv.2 caratterizzato dal fatto che le creste hanno una dimensione pari a L nella direzione parallela all’asse del rotore, e distano una dall’altra di una dimensione pari a 2L.
5. 5. Dispositivo secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che il rotore si estende almeno in tutto il campo soggetto alla differenza di potenziale.
6. 6. Dispositivo secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che il condotto in materiale dielettrico nel quale fluisce il prodotto da trattare, ha una lunghezza compresa tra 300 mm e 900 mm.
7. 7. Dispositivo secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che la tensione applicata alla coppia di elettrodi à ̈ compresa tra 2000V e 5000V e la frequenza à ̈ compresa tra 25 e 50 Mhz.
8. 8. Dispositivo secondo la riv.1 caratterizzato dal fatto che la velocità di rotazione del rotore à ̈ compresa tra xxx g/min e xxx g/min.