BR0206830B1 - Disposição para retenção de alimentos destinada ao tratamento térmico - Google Patents

Disposição para retenção de alimentos destinada ao tratamento térmico Download PDF

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Description

“DISPOSigAO PARA reten^ao de alimentos destinada ao TRATAMENTO TERMICO” CAMPO tecnico A presente ΐηνεηςδο diz respeito a uma disposigao para retengao de alimentos destinada ao tratamento termico, cujo aquecimento se da por injegao. Essa disposi9ao e composta por um tubo de retengao, compreendendo uma primeira se9ao fixa que consiste de um conduto de um comprimento predeterminado, e tambem uma valvula de contra pressao constante.
FUNDAMENTOS DA INVEN^AO O tratamento termico de produtos alimenticios para maior vida em prateleira e um metodo bem conhecido e geralmente empregado. Os produtos alimenticios podem consistir, por exemplo, de varios produtos de leiteria, tais como leite, creme ou iogurte. O tratamento termico pode ser realizado em uma pluralidade de diferentes maneiras, direta ou indiretamente. Metodos indiretos sao, por exemplo, o aquecimento por meio de diferentes tipos de trocadores de calor.
Existem dois tipos principais de metodos diretos, inje9ao e infusao, onde o aquecimento se da por meio de vapor. Utilizando-se um metodo direto, sera obtido um aquecimento extremamente rapido. Hoje em dia, o aquecimento rapido e desejavel quando se espera um produto de longa vida em prateleira ao mesmo tempo em que se pretende manter um produto com melhores propriedades de sabor/odor. O aquecimento rapido permite o aquecimento a temperaturas elevadas em curtos periodos de temo, o que reduz tensoes termicas no produto e, portanto, reduz o risco de supertratamento. A presente inven9ao diz respeito ao aquecimento por meio de inje9ao. Hoje em dia, a inje9ao e um metodo de aquecimento comum em instala9oes de tratamento termico comerciais que empregam aquecimento direto. O aquecimento por inje9ao implica que o produto, por exemplo, leite, seja pre-aquecido a aproximadamente 80 °C e pressurizado. O produto entra, juntamente com vapor superaquecido, num injetor, e e ai misturado, normalmente, com a ajuda de bocais concentricos anulares. O vapor e condensado e o calor e transferido para o produto que, desta maneira, e aquecido muito rapidamente ate a temperatura desejada.
Todos os tratamentos termicos modemos de produtos alimenticios tem como proposito, por outro lado, aquecer o produto ate uma certa temperatura predeterminada, e, por outro lado, manter o produto nesta temperatura por um certo periodo de tempo predeterminado. Durante este intervalo de tempo, o produto permanece no assim chamado tubo de reten9ao.
Selecionando-se diferentes temperaturas e diferentes tempos de permanencia, serao obtidos produtos que sao aceticos ou que tem maior vida em prateleira.
Para instalagoes de tratamento termico que usam aquecimento por inje9ao, faz-se uso de tubos de retengao separados, que podem consistir de um conduto helicoidal de um comprimento predeterminado ou uma seqao de conduto reta de um comprimento predeterminado. Altemativamente, o tubo de reten9ao pode consistir de uma combina9ao de conduto helicoidal e reto.
Independente do projeto de tais tubos de reten9ao, eles nao podem ser ajustados. A capacidade para a qual a instala9ao de tratamento termico - e, portanto, tambem o tubo de reten9ao - e calculada normalmente corresponde a um certo nwnero de maquinas de enchimento para embalar o produto em embalagens de consumo. Quando uma ou mais maquinas de enchimento possivelmente fica fora de opera9ao em virtude de alguma parada operacional, o fluxo e reduzido e imediatamente ocorre um tempo de permanencia excessivamente grande no tubo de reten9ao, em decorrencia do que o produto se toma supertratado. Portanto, e desejavel na tecnologia que o tubo de reten9ao possa ser ajustado rapidamente para variar a produ9ao de forma a atender diferentes alimentos que requerem diferentes tempos de permanencia, pode-se fazer uso de um tubo de reten9ao ajustavel. Sem uma possibilidade como essas de variar o tempo de permanencia, a instalagao deve ser reconstruida ou, altemativamente, um produto supertratado tem que ser tolerado.
Um tubo de reten9ao vadavel encontra-se divulgado na especifica9ao da patente sueca SE 510797. Este tubo de reten9ao tem uma ou mais se9oes frias que podem ser acopladas gradualmente, quando necessado.
Uma desvantagem inerente neste tubo de reten9ao e que as etapas pelas quais o tubo de reten9ao pode ser reduzido sao fixas, e, em certas aplica9oes, as etapas podem ser muito grandes.
OBJETIVOS DA INVEN^AO
Um objetivo da presente inven9ao e projetar uma disposi9ao para reten9ao de alimentos que seja ajustavel sem etapas e que de um volume de permanencia confiavel e definido para o produto.
Mais um objetivo da presente inven9ao e que a disposi9ao para reten9ao de alimentos seja de fabrica9ao simples e economica, e que possa ser lavado de uma maneira satisfatoria, juntamente com o restante do equipamento na instala9ao.
SOLUgAO
Esses e outros objetivos foram alcan9ados, de acordo com a presente inven9ao, em que o tubo de reten9ao do tipo descrito a titulo de introdu9ao foi atribuido com o recurso caracterizante de que o tubo de reten9ao tambem inclui uma segunda se9ao ajustavel que consiste de um ciclone e um conduto inclinado de um comprimento predeterminado, bem como um dispositivo disposto para manter um nivel de liquido definido no conduto.
Modalidades preferidas da presente inven9ao foram ainda atribuidos com os recursos caracterizantes na forma apresentada nas sub- reivindica90es anexas.
BREVE DESCRigAO DOS DESENHOS ANEXOS
Uma modalidade preferida da presente ϊηνεηςίο sera descrita em mais detalhe a seguir, com referencia ao desenho anexo, em que: A figura le uma eleva9ao lateral da presente invengao colocada em uma parte de uma instalagao de tratamento termico. O desenho mostra somente as partes e detalhes essenciais para um entendimento da presente invengao, e as demais partes da instala<?ao de tratamento termico - bem conhecida pelos tecnicos habilitados - foram omitidas.
DESCRICAO DA MODALIDADE PREFERIDA A figura 1 mostra uma parte de uma instala9ao de tratamento termico para aquecimento por inje9ao. Um injetor 1 tem uma entrada 2 para o produto que vais ser tratado, e tambem uma entrada 3 para o vapor superaquecido. O injetor 1 tambem tem uma saida 4 para o produto misturado com vapor. O tubo de reten9ao e colocado imediatamente depois do injetor 1. O tubo de reten9ao inclui uma primeira se9ao fixa. A sepao fixa consiste parcialmente de um conduto reto 5 de um comprimento predeterminado. Na figura, o conduto 5 fica posicionado verticalmente. O conduto 5 pode similarmente ser posicionado horizontalmente. A se9ao fixa do tubo de reten9ao tambem consiste de uma valvula de contra pressao constante 6 que mantem a pressao no conduto 5. O tubo de reten9ao tambem inclui uma segunda se9ao ajustavel. A se9ao ajustavel come9a com um ciclone 7 que e de volume relativamente pequeno. O ciclone 7 tem uma entrada tangencial 8 para o produto aquecido. A saida 9 do ciclone 7 e conectada diretamente as demais partes 10 da se9ao ajustavel do tubo de reten9ao. A parte 10 da se9ao ajustavel do tubo de reten9ao consiste de um conduto inclinado de um comprimento predeterminado. A inclinapao pode ser algo em tomo de um conduto vertical reto com uma inclina9ao de 90° em relagao ao piano horizontal ate uma inclina9ao de aproximadamente 12°. A inclina9ao preferida e de 20-30°. A inclina9ao dever ser aproximadamente uniforme por todo o conduto a fim de que o produto tenha a mesma vazao, mas tambem a fim de economizar espa90, a se9ao do tubo de reten9§o convenientemente consiste de comprimentos de conduto retos e dobras de tubo altemadas, conforme mostrado no desenho. No desenho, a parte 10 da se9ao ajustavel do tubo de reten9ao consiste de partes componentes lOa, lOb, lOc, lOd e lOe. O tubo de reten9ao e ainda provido com um indicador de nivel 11 do tipo convencional. O indicador de nivel 11 pode empregar ultra-som, boias, laser ou outros metodos adequados, e pode consistir realmente de reguas 12, 13 em dois niveis diferentes. Os pontos de medi9ao 12, 13 ficam acima e abaixo, respectivamente, dos niveis onde o indicador de nivel 11 esta operativo. O valor do indicador de nivel 11 e registrado por um regulador 14 do tipo convencional que fica disposto para controlar uma valvula reguladora asseptica convencional 15. A figura 1 tambem mostra um vaso de vacuo 16 colocado imediatamente depois da valvula reguladora 15. O vaso de vacuo 16 tem uma entrada tangencial 17 para o produto tratado termicamente e uma saida de produto 18 posicionada na regiao inferior do vaso de vacuo 16. A saida 18 do vaso de vacuo 16 fica normalmente conectada a uma bomba de eleva9ao de pressao 19. O produto que vai ser tratado termicamente em uma instala9ao para a qual o tubo de reten9ao de acordo com a presente inven9ao se destina entra no injetor 1 pela entrada de produto 2. O produto esta na forma liquida e pode, por exemplo, consistir de um produto de uso diario, como leito.
Normalmente, em cada estagio anterior no processo de produ9ao, o produto e pre-aquecido a aproximadamente 80 °C e esta a alta pressao.
Ao mesmo tempo, vapor superaquecido e alimentado no injetor 1 pela entrada de vapor 3. No injetor 1, o produto e o vapor sao for9ados atraves de bocais anulares estreitos. Os bocais anulares ficam dispostos concentricamente, e misturam com o produto e o vapor. O vapor se condensa no produto e transfere calor para ele. O vapor - produto misturado sai do injetor 1 pela saida 4. O primeiro conduto reto 5 constitui uma parte da primeira sefao fixa do tubo de retengao. Ao mesmo tempo, este comprimento de conduto reto 5 e necessario, a fim de se obter uma condensa9ao completa do vapor, de maneira tal que o produto seja tratado na temperatura desejada. O conduto 5 deve ter comprimento suficiente para assegurar condensa9ao satisfatoria. A valvula de contra pressao constante 6 que tambem constitui uma parte da se9ao fixa do tubo de reten9ao assegura que a pressao seja mantida no conduto 5. A fim de se obter um tempo de permanencia correto no tubo de reten9ao, o conduto 5 deve ser completamente cheio com produto.
Depois da valvula de contra pressao constante 6, o produto passa pela entrada tangencial 8 no ciclone 7. No ciclone 7, ocorre uma fervura menor, simultaneamente com desaera9ao do produto, que cria uma mistura vapor-ar. A fim de monitorar a quantidade de mistura vapor-ar, o ciclone 7 e, na sua regiao superior, conectado a uma tomeira de vapor convencional 20 que, por sua vez, e conectada a entrada 17 do vaso de vacuo 16. Se a quantidade de vapor-ar tivesse que exceder um certo nivel desejado, a tomeira de vapor 20 abriria, e o excesso de vapor seria reciclado para o vapor com produto. O produto sai do ciclone 7 pela saida 9 e, em seguida, atinge a se9ao ajustavel do tubo de reten9ao, que consiste do conduto inclinado 10. O conduto 10 e cheio com produto ate um nivel de liquido definido 21. Acima do nivel de liquido 21, a mistura vapor-ar gerada no ciclone 7 enche o espa90 restante no conduto 10 e exerce uma pressao estatica na superficie do liquido. A mistura vapor-ar da a possibilidade de se obter uma superficie de liquido definida 21, e a pressao estatica - que e maior do que a pressao na qual o liquido ferve - previne assim a fervura no tubo de retengao. O diametro do conduto 10 na se9ao ajustavel do tubo de reten9ao e selecionado de maneira tal que a vazao do produto abaixo do nivel de liquido 21, a vazao maxima, nao exceda 0,45 m/s. O nivel de liquido defmido 21 fica localizado entre um nivel minimo 22 e um nivel maximo 23, e e ajustavel entre esses dois niveis 22, 23. O nivel minimo 22 fica localizado no conduto lOe logo antes da valvula reguladora 15. O nivel maximo fica localizado logo abaixo da saida 9 do ciclone 7. O nivel de liquido definido 21 e medido por alguma forma de indicador de nivel convencional 11. O indicador de nivel 11 pode, por exemplo, utilizar medi9bes da pressao em dois pontos 12, 13. O ponto superior 11 deve fica posicionado acima do nivel maximo 23 e dever ficar posicionado abaixo do nivel minimo 22, e fica convenientemente posicionado imediatamente antes da valvula reguladora 15. O valor do indicador de nivel 11 e registrado pelo regulador convencional 14, que controla a valvula reguladora 15. A valvula reguladora 15 pode consistir de uma valvula de estrangulamento asseptica convencional que abre e fecha, de maneira tal que o nivel de liquido defmido 21 seja mantido constante. O indicador de nivel 11, o regulador 14 e a valvula reguladora 15 juntos constituem um dispositivo para manter o nivel de liquido definido 21.
Depois da valvula reguladora 15, o produto (que foi entao tratado termicamente na temperatura desejada e no intervalo de tempo desejado) continua no vaso de vacuo 16. O produto, que contem agua e vapor de agua, entra no vaso de vacuo 16 pela entrada tangencial 17. A agua que foi suprida ao produto e fervilhada e o produto recem-tratado sai do vaso de vacuo 16 pela saida 18. Via uma bomba centrifuga de eleva9ao da pressao 19, o produto e transferido para tratamento adicional ou para embalagem em embalagens de consumo. A embalagem do produto pode ser realizada em maquinas de enchimento para embalagens descartaveis assepticas de uma linica utiliza9ao. O nivel de liquido definido 21 e um valor de norma que e estabelecido em relagao a outro equipamento na instalagao de tratamento termico, tal como o ndmero de maquinas de enchimento que a instala9ao tem que suprir com o produto. O valor de norma que deve ser selecionado tambem determina o grau desejado de tratamento termico, tal como o tratamento no produto acetico ou no produto que possui maior vida em prateleira.
Tal como o tubo de reten9ao mostrado na figura 1, a se9ao fixa constitui aproximadamente 25% do tubo de reten9ao, e a se9ao ajustavel constitui 75. Se, por exemplo, uma maquina de enchimento para de produzir, o tubo de reten9ao pode ser ajustado rapidamente de forma a suprir somente as maquinas de enchimento restantes com o produto, sem parada e com um minimo de reciclagem de produto. O tubo de reten9ao de acordo com a presente inven9ao pode naturalmente ser projetado para ter uma divisao diferente entre a se9ao fixa e a se9ao ajustavel.
Para lavagem da instala9ao no ciclone 7, isto pode simplesmente ser conectado a um conduto de lavagem 24, que flca disposto para lavar o vaso de vacuo 16. Via uma valvula 25 e um bocal de lavagem 26 na regiao superior do ciclone, o ciclone 7 e interconectado com o conduto de lavagem 24. O bocal de lavagem 26 pode entao ser utilizado com uma saida do excesso de vapor do ciclone 7, e um tubo T 27 colocado a frente da valvula 25 leva o excesso de vapor para a tomeira de vapor 20.
Conforme ficara aparente pela descri9ao apresentada, a presente inven9ao concebe um tubo de reten9ao para ser usado para aquecimento por inje9ao que e de fabrica9ao simples e relativamente economica. O tubo de reten9ao e ajustavel as varia9des na produ9ao ou a diferentes tempos de permanencia. O tubo de reten9ao e confiavel e tem, em decorrencia de seu projeto, protesao incorporada contra fervura do produto no tubo de reten9ao.
REIVINDICACOES

Claims (6)

1. Disposicao para reiengao dc alimcnios deslinada ao iraiainemo termico, composia por um lubo de retencao, que compreende uma primeira secao fixu que consiste de um eondulo (5) dc um comprimento predelerminado, c tambem uma valvula dc contra prcssao consiantc (6), caracleri/ado pelo Tato de C|ue o lubo de i'ciencao tambem indui uma segunda secao ajusiavel quc consiste de um ciclone (7) e um eondulo indinado (10) de um comprimenlo predelerminado.
2. Disposicao para rcierigao dc alimcntos, de acordo com a reivindicacao 1, caracleri/ado pelo falo de que o eondulo indinado (10) lem uma inclimujao dc 20-30° em rela^ao ao piano horizontal.
3. Disposicao para rclcngao de alimentos, de acordo com a reivindicacao 1, caracleri/ado pelo Tato de que o eondulo indinado (10) lem um diameiro qucda uma vazao de produto abaixo do nivel de iiijuido (21) que e menor do que 0,45 m/s.
4. Disposicao para retencao de alimcntos, de acordo com qualquer uma das reivindicacoes 1 a 3, caracterizado pelo falo de que o disposilivo para manter o nivel de liquido (21) indui um indicador de nivel (11) disposlo para comrolar uma valvula reguladora (15) via um rcgulador (14).
5. Disposicao para reiencao de alimentos, de acordo com a reivindicacao 4, caracterizado pelo falo de que a valvula reguladora consiste de uma valvula reguladora asseptiea convcncional (15) que fica posieionada imcdiatamerue depois da secao ajusiavel do lubo de reiencao na direcao de fluxo.
6. Disposicao para retencao de alimentos, de acordo com qualqucr uma das reivindicacoes 1 a 5, caracleri/ado pelo falo dc que o nivel de liquido definido e um valor de norma entre o nivel miniino (22) e o nivel maximo (23).
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