BRPI0508370B1 - Aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto alimentício líquido - Google Patents

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Abstract

aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto líquido a invenção refere-se a um aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto líquido. o aparelho compreende uma câmara de vácuo (1) dividida em um primeiro espaço centralmente posicionado (6) e um segundo espaço (7) que circunda concentricamente o primeiro espaço (6). ambos os espaço (6, 7) são abertos em direção à parede final superior (2) da câmara de vácuo (1). o primeiro espaço (6) tem uma saída para vapor condensado (25). o segundo espaço (7) tem uma entrada (11) para produto vaporizado, bem como, uma saída (12) para o produto. o aparelho inclui também um circuito de circulação para líquido refrigerante. o primeiro espaço (6) é prolongado descendentemente de modo a se estender pelo menos tanto quanto a parede final de fundo (4) da cãmara de vácuo (1) como a extensão do espaço (6) no interior da cãmara de vácuo (1).

Description

[0001] CAMPO TÉCNICO [0002] A presente invenção refere-se a um aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto líquido, compreendendo uma câmara de vácuo dividida em um primeiro espaço centralmente posicionado e um segundo espaço que cerca concentricamente o primeiro espaço e onde ambos os espaços são abertos em direção à parede final superior da câmara de vácuo, o primeiro espaço tendo uma saída para vapor condensado e o segundo espaço tendo uma entrada para produto vaporizado, bem como uma saída para o produto, o aparelho incluindo adicionalmente um circuito de circulação para líquido refrigerante.
[0003] DESCRIÇÃO DA TÉCNICA ANTERIOR [0004] Tratamento térmico de produtos alimentícios líquidos, como leite, é um processo industrial de ocorrência comum atualmente. Pelo aquecimento do produto, vida útil prolongada poderá ser obtida pela exterminação de microorganismos encontrados no produto. Na esterilização do produto alimentício, ele é aquecido a temperaturas superiores a 100°C. De modo a aquecer rapidamente a temperaturas elevadas, vapor é empregado. O aquecimento pode ocorrer direta ou indiretamente. No aquecimento indireto, é feito uso de diferentes tipos de trocadores de calor. No aquecimento direto, vapor é adicionado diretamente ao produto.
[0005] Há dois tipos de aquecimento direto de um produto líquido, injeção e infusão. Na injeção, o vapor é injetado no produto em um sistema fechado. Infusão implica em que o produto seja finalmente dividido e forçado a passar através de um espaço carregado com vapor. Em ambos os casos, o vapor suprido rápida e eficientemente aquece o produto até a temperatura desejada e o produto é, depois, mantido nesta temperatura durante um determinado intervalo predeterminado de tempo. O vapor suprido tem, em / 9 seguida, de ser removido do produto de modo a evitar sua diluição. Isto normalmente ocorre pelo resfriamento por evaporação, assim chamado resfriamento instantâneo, em uma câmara de vácuo. Durante o processo, o vapor é liberado e condensado no mesmo tempo que o produto é resfriado para a temperatura que ele apresentava antes do tratamento térmico.
[0006] O resfriamento por evaporação normalmente ocorre pelo fato do produto vaporizado ser suprido, sob pressão, em uma câmara de vácuo. Quando o produto entra na câmara de vácuo, o líquido ebule, o vapor é liberado e sobe na câmara, enquanto o produto se acumula na região inferior da câmara. Resfriado desse modo, o produto pode ser descarregado por torneira da região inferior da câmara. O vapor que deixa o produto juntamente com gases incondensáveis deve ser condensado para que seja capaz de escoar por uma saída. A condensação pode ser efetuada pelo fato do vapor e gases serem levados para uma câmara de vácuo adicional onde o vapor é resfriado ao passar por ducha de água gelada, ou pelo fato do vapor ser condensado em alguma forma de condensador de chapa resfriada a água ou condensador de tubo. O condensador de chapa ou tubo pode ser integrado na primeira câmara de vácuo ou, alternativamente, ser colocado fora da mesma.
[0007] A maioria dos aparelhos existentes atualmente para condensar o vapor são relativamente caros de fabricar, uma vez que, no primeiro caso, uma câmara de vácuo extra é necessária ou, alternativamente, alguma forma de condensador ser necessária. Para o método convencional de condensar vapor, uma quantidade considerável de água refrigerante é mais ainda consumida, e esta água deve ser de boa qualidade para evitar incrustação calcária e corrosão nas placas ou tubos no condensador.
[0008] O relatório de patente sueco SE 514.560 revela um aparelho para resfriamento por evaporação que utiliza apenas uma câmara de vácuo. A câmara de vácuo é dividida em dois espaços concentricamente dispostos que são abertos para cima em direção à parede final superior da câmara. O / 9 produto vaporizado entra em um espaço, e no segundo espaço o vapor liberado passa por ducha de água gelada proveniente de um circuito de circulação fechado. Este aparelho não requer condensadores caros e complicados. Entretanto, uma desvantagem inerente neste aparelho é o fato de haver um risco de infectar o produto alimentício estéril. Pela ducha com líquido refrigerante proveniente de cima no primeiro espaço, é criada também uma superfície gelada contra o espaço de produto que pode resultar no vapor no produto ser condensado muito cedo e que uma parte do vapor acompanhe, desse modo, o produto fora da usina.
[0009] OBJETIVO DA INVENÇÃO [00010] Um objetivo da presente invenção é projetar o aparelho confiável por meio de introdução, de modo que a água refrigerante que é aplicada em ducha sobre o vapor liberado não cora o risco de encontrar seu caminho para o produto.
[00011] Um outro objetivo da presente invenção é projetar o aparelho de modo que não haja superfície gelada contra o produto que resulta no vapor no produto ser condensado muito cedo e, desse modo, acompanhar o produto. [00012] Um outro objetivo ainda da presente invenção é que o circuito fechado de água refrigerante poder ser lavado juntamente com o equipamento de processamento restante que é esterilizado juntamente com outro equipamento, possibilitando, desse modo, maior segurança e confiabilidade para um aparelho que manipula produto alimentício sensíveis.
[00013] SOLUÇÃO [00014] Estes e outros objetivos foram atingidos de acordo com a presente invenção pelo fato do aparelho do tipo descrito como introdução ter obtido a feição caracterizante do primeiro espaço ser prolongado descendentemente de modo a se estender pelo menos tanto abaixo do fundo da câmara de vácuo que a extensão do espaço no interior da câmara de vácuo. [00015] Modos de realização preferidos da presente invenção / 9 apresentam ainda as feições caracterizantes apresentadas nas subreivindicações anexas.
[00016] DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS ANEXOS [00017] Um modo de realização preferido da presente invenção será descrito agora com maior detalhe adiante, com referência aos desenhos anexos. Nos desenhos anexos:
[00018] A Fig. 1 é um perfil lateral, parcialmente em seção, da câmara de vácuo no aparelho; e [00019] A Fig. 2 é um fluxograma do aparelho.
[00020] DESCRIÇÃO DO MODO DE REALIZAÇÃO PREFERIDO [00021] Um aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto líquido compreende uma câmara de vácuo 1 que está mostrada em detalhe na Fig. 1. A câmara de vácuo 1 tem uma parede final superior 2, uma parede lateral 3 e uma parede de fundo 4. No interior da câmara de vácuo 1, é disposta uma parede circular adicional 5 que divide a câmara de vácuo 1 em dois espaços concentricamente dispostos, um primeiro espaço 6 e um segundo espaço 7. Ambos os espaços 6, 7 são abertos em direção à parede final superior 2 da câmara de vácuo 1. A definição inferior do segundo espaço 7 consiste da parede de fundo 4 da câmara de vácuo 1.
[00022] O primeiro espaço 6 que fica posicionado centralmente na câmara de vácuo 1 se prolonga descendentemente de modo que o espaço 6 continue abaixo da parede de fundo 4 da câmara de vácuo 1, de modo que o espaço 6 consiste de duas partes 8, 9. Esta parte 8 do espaço 6 que fical9calizado abaixo da parede de fundo 4 tem uma extensão maior ou, alternativamente, igual à da parte 9 que fica localizada acima da parede de fundo 4 e no interior da câmara de vácuo 1. A parte inferior 8 tem uma porção de fundo 10 que é arredondada ou de outro modo adequadamente projetada para uma câmara de vácuo.
/ 9 [00023] Como resultado do projeto acima descrito da câmara de vácuo com seus dois espaços 6, 7, nenhuma entrada de visita é necessária sobre a câmara de vácuo 1. Desconectando-se a parte inferior 8 do primeiro espaço 6 da parte superior 9 em uma conexão 29, é possível, então, retirar a parte superior 9 da câmara de vácuo 1 e, desse modo, ter acesso à câmara de vácuo 1. Pelo fato da entrada de visita se tornar supérflua, a câmara de vácuo 1 pode ser fabricada de modo consideravelmente mais econômico.
[00024] No segundo espaço 7 na câmara de vácuo 1, é provida uma entrada 11 para o produto vaporizado, aquecido. A entrada 11 é disposta tangencialmente na parede lateral 2 da câmara de vácuo 1 é arranjada como um vão vertical. No segundo espaço 7, é também provida uma saída 12 para o produto resfriado. A parede de fundo 4 da câmara de vácuo 1 é projetada de modo que o líquido, ou seja, líquido de produto ou de limpeza, não possa ser deixado permanecendo na região inferior do segundo espaço 7. A saída 12 é conectada a um conduto 13 que, via uma bomba centrífuga 14, bombeia o produto adicionalmente para tratamento continuado.
[00025] O primeiro espaço 6 tem, em sua posição de fundo 10, uma saída 15 para o líquido refrigerante, de preferência,, água, que deve condensar o vapor do produto. A saída 15 é conectada a um conduto 16 que, via uma bomba centrífuga 17, bombeia a água refrigerante para um resfriador 30. O resfriador 30 pode, por exemplo, ser um trocador de calor de placa. O resfriador 30 é também conectado a um conduto de água gelada 18.
[00026] Do resfriador 30, a água refrigerante passa adicionalmente para um circuito quase fechado via um conduto 28, de volta para uma entrada de água refrigerante 19 na porção de fundo 10 do primeiro espaço 6. O conduto de água refrigerante continua através da maior parte da parte inferior 8 do primeiro espaço 6. Esta porção 20 que passa através da parte inferior 8 do primeiro espaço 6 tem, em sua extremidade superior, um número de orifícios 21 direcionados descendentemente. Através desses orifícios 21, água / 9 refrigerante é aspergida sobre o vapor que fica localizado na parte inferior 8 do primeiro espaço 6. O número de orifícios 21 depende da capacidade para a qual o aparelho foi calculado.
[00027] O conduto de água refrigerante 20 passando através da parte 8 também pode ser estendido um tanto para cima de modo a ser provido uma curta extensão de tubo 22 de pequeno diâmetro que, em sua região superior, é provido de um número de furos 23. Estes furos 23 podem, caso necessário, ser empregados para resfriar a superfície de parede 24 entre o primeiro 5 e segundo 7 espaço. Para produtos que apresentam uma pronta tendência a espumar, o resfriamento da superfície de parede 24 pode contribuir para reagir à formação de espuma. Uma grande formação de espuma pode acarretar que a espuma do produto possa acompanhar o vapor para o primeiro espaço 6, com perda de produto como resultado.
[00028] Na parte inferior 8 do primeiro espaço 6, é também provida de uma saída 25 para o vapor condensado e os gases incondensáveis que deixam o produto. A saída 25 é projetada como transbordo tipo ladrão. O conduto desta saída 25 normalmente passa via uma bomba de vácuo 31 para uma saída. É esta bomba de vácuo 31 que, adicionalmente, cria vácuo na câmara 1. [00029] A câmara de vácuo 1 é também provida de uma ou mais conexões 26 para limpeza, com bocais de aspersão 27 colocados no interior da região superior da câmara de vácuo 1. Pela interconexão do circuito fechado e água refrigerante por arranjo de válvula com o equipamento de processamento restante, o circuito de água refrigerante pode ser lavado juntamente com o equipamento restante e ser conectado ao equipamento CIP (de limpeza in situ) normal com o qual usinas de processamento convencionais são equipadas. Como resultado destes arranjos de válvula, o circuito fechado de água refrigerante também pode se esterilizado juntamente com equipamento de processamento restante, que possibilita um nível adicional de segurança caso a água refrigerante vaze para o produto.
/ 9 [00030] O produto, que fica normalmente a uma temperatura de 70° a 120°C, é tratado termicamente antes de entrar no aparelho. O produto é aquecido por ser diretamente suprido com vapor em um injetor ou um infusor (não mostrado). O produto é aquecido no injetor ou infusor normalmente a uma temperatura entre 100° e 150°C e, depois, é mantido a esta temperatura em uma célula de contenção (não mostrada) por um período de tempo predeterminado. Este intervalo de tempo depende da temperatura de tratamento.
[00031] Após a célula de contenção, o produto que está misturado com vapor entre sob pressão na câmara de vácuo 1 do aparelho, através da entrada tangencial 11. Como resultado do projeto tangencial da entrada 11, o produto acompanhara a parede lateral 3 na câmara 1 como resultado do assim chamado efeito ciclone. Quando o produto entra na câmara de vácuo 1 sob pressão, o líquido ebule pela súbita queda de pressão, em cujo evento vapor e gases e incondensáveis são liberados do produto. O produto mais pesado cai para o segundo espaço 7, enquanto o vapor mais leve e os gases incondensáveis sobem.
[00032] O produto libertado de vapor está agora a uma temperatura correspondente à temperatura que tinha antes do tratamento térmico, ou seja, entre 70 e 120°C. O produto é acumulado na porção inferior do segundo espaço 7 na câmara de vácuo 1 e sai do mesmo através da saída 12. Via o conduto 13 e a bomba centrífuga 14, o produto é transportado ainda mais para resfriamento adicional ou, alternativamente, para outro tratamento.
[00033] O vapor e os gases incondensáveis que subiram na câmara de vácuo 1 são extraídos para a porção superior 9 do primeiro espaço 6 que funciona como um tubo de evacuação. Na parte inferior 8 do primeiro espaço 6, o vapor e gases passarão por ducha de água refrigerante do conduto de água refrigerante 20 e os orifícios 21. A água refrigerante pode estar a uma temperatura entre 10° e 40°C. Maior temperatura da água refrigerante, maior / 9 será a quantidade de água refrigerante consumida para condensar o vapor. Pelo fato da água refrigerante ser aspergida sobre o vapor em um nível situado abaixo da pare superior 8 do primeiro espaço 6, não há risco da água refrigerante, que pode não estar esterilizada, vazar para produto.
[00034] O vapor condensado, a água refrigerante e os gases incondensáveis se acumulam na região inferior da parte inferior 8 do primeiro espaço 6. O transbordo tipo ladrão 25 fica disposto aqui para que a adição de vapor condensado e gases deixe o aparelho através desta transbordo tipo ladrão 25, após o que o vapor condensado e gases são normalmente levados diretamente para uma saída.
[00035] A água refrigerante que se acumula sob o transbordo tipo ladrão 25 na região inferior da parte inferior 8 do primeiro espaço 6 é incluída no circuito de circulação quase fechado para água refrigerante que é incluído no aparelho. Via a saída 15 e o conduto 16, água refrigerante é bombeada da câmara de vácuo 1 por meio da bomba de circulação 17 para o resfriador 30. O resfriador 30 pode, por exemplo, consistir de um trocador de calor de placa. No resfriador 30, a água é resfriada para uma temperatura entre 10 e 40°C com a ajuda da água gelada que entra no resfriador 30 através do conduto 18.
[00036] Após o resfriador 30, a água refrigerante passa de volta para a câmara de vácuo 1 via o conduto 28, através da entrada 19 e o conduto 20 onde a água refrigerante é mais uma vez utilizada para aspergir o vapor liberado do produto. Pelo emprego de um circuito de água refrigerante quase fechado, o consumo de líquido refrigerante é reduzido. Por um adequado arranjo de válvula, o circuito de água refrigerante pode ser lavado e é capaz de ser esterilizado juntamente com o resto do equipamento de processamento. [00037] Como terá ficado aparente pela descrição acima, a presente invenção realiza um aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto alimentício líquido que é mais barato do que a maioria dos aparelhos existentes no mercado. O aparelho assegura que a água refrigerante não pode / 9 alcançar o produto em nenhum estágio. Pelo fato do circuito de ar poder ser lavado e esterilizado com o resto do equipamento, um aparelho ainda mais higiênico será obtido. Como resultado do projeto do aparelho, não haverá superfície gelada contra este espaço no qual o produto é mantido, com o resultado do vapor no produto não ser condensado muito cedo e, desse modo, acompanhar o produto.

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aparelho para o resfriamento por evaporação de um produto alimentício líquido, compreendendo uma câmara de vácuo (1) dividida em um primeiro espaço centralmente posicionado (6) e um segundo espaço (7) que circunda concentricamente o primeiro espaço (6) e no qual ambos os espaços (6, 7) são abertos em direção à parede final superior (2) da câmara de vácuo (1), e o primeiro espaço (6) ter uma saída para vapor condensado (25) e o segundo espaço (7) ter uma entrada (11) para produto vaporizado, bem como, uma saída (12) para o produto, o aparelho incluindo adicionalmente um circuito de circulação para líquido refrigerante, caracterizado pelo fato de que o primeiro espaço (6) é prolongado descendentemente de modo a se estender pelo menos tanto quanto a parede final de fundo (4) da câmara de vácuo (1) como extensão do espaço (6) no interior da câmara de vácuo (1) e o circuito de circulação para água refrigerante descarregar pelo conduto (20) na região superior da parte inferior (8) do primeiro espaço (6).
  2. 2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do primeiro espaço (6) ter uma parte superior (9) localizada no interior da câmara de vácuo (1) e uma parte inferior (8) localizada sob a parede final de fundo (4) da câmara de vácuo (1).
  3. 3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da entrada (11) para produto ser tangencialmente disposta na parede (3) da câmara de vácuo (1) e ser formada como um vão vertical.
  4. 4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da saída (25) para vapor condensado ser um transbordo tipo ladrão.
  5. 5. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do conduto (20) ser provido em sua região superior com um número de orifícios direcionados descendentemente (21).
  6. 6. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato do circuito de circulação para líquido refrigerante incluir uma saída
    2 / 2 (15), condutos (16, 20, 28), uma bomba centrífuga (17), bem como, um resfriador (30).
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