ES2214853T3 - Procedimiento y aparato de pasteurizacion de productos liquidos que fluyen en continuo. - Google Patents
Procedimiento y aparato de pasteurizacion de productos liquidos que fluyen en continuo.Info
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Abstract
Aparato para la pasteurización de productos líquidos en un flujo continuo, consistiendo el aparato de: - una parte de regeneración (2; 2, 3) dentro de la cual se alimenta el producto por medio de una bomba de suministro (1), - una parte de pasteurización (6; 6, 8, 10) a la cual se conduce el producto desde la parte de regeneración y desde cuya parte de pasteurización el producto se lleva de vuelta a la parte de regeneración, consistiendo la parte de regeneración y la parte de pasteurización en intercambiadores de calor (2, 6; 2, 3, 6, 8, 10), - una válvula mezcladora (16) para suministrar agua caliente o fría a la parte de pasteurización, de forma que la parte de pasteurización no sólo puede calentar el producto hasta la temperatura de pasteurización, sino también enfriar el producto en el caso de una detención en la producción, y - sensores de temperatura (5, 11) ubicados antes y después de la parte de pasteurización para controlar el proceso de pasteurización.
Description
Procedimiento y aparato de pasteurización de
productos líquidos que fluyen en continuo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la pasteurización de un producto líquido en un
flujo continuo en un aparato que tiene una parte regenerativa y una
parte de pasteurización entre las cuales se conduce el producto.
La invención se refiere también a un aparato para
la realización del procedimiento citado anteriormente, teniendo
dicho aparato una parte de regeneración y una parte de
pasteurización entre las cuales se conduce el producto.
En la fabricación de productos que pueden
deteriorarse por la acción de bacterias, especialmente en la
industria de las sustancias alimenticias, es comúnmente conocida la
destrucción de la flora bacteriana por medio de la pasteurización,
que es un tratamiento térmico que mata las bacterias dañinas por
medio de su exposición a temperaturas más altas de las que las
mismas pueden tolerar. El efecto de la pasteurización se mide en PU
y depende de la temperatura que se utiliza, y en el tiempo durante
el cual se expone el producto a esta temperatura.
Sin embargo, el producto también se daña por
medio del calentamiento intenso, y por lo tanto se imponen
requerimientos sobre el tratamiento de calentamiento con respecto al
tiempo y la temperatura.
Una pasteurización tal para un flujo continuo de
un producto líquido se conoce, por ejemplo a partir de la industria
cervecera, en la forma de cerveza o productos similares que más
tarde deben colocarse en contenedores, por ejemplo en botellas.
El producto a pasteurizar puede pasteurizarse ya
sea antes de que se transfiera a contenedores más pequeños, o
después de que se han montado los contenedores. La siguiente
descripción trata sólo con un proceso de pasteurización que tiene
lugar antes de que el producto se transfiera a contenedores más
pequeños, en una pasteurización llamada de placa.
El flujo del producto a través de un aparato de
pasteurización de placa tiene lugar en la siguiente forma. El
producto fluye dentro de la parte de regeneración de placas
intercambiadoras de calor, donde la energía se intercambia entre el
producto frío en el camino de entrada y el producto caliente ya
pasteurizado en su camino de salida. Por lo tanto el producto
primero se calienta en la sección de regeneración, después de lo
cual se bombea hacia la sección siguiente del intercambiador de
calor donde se calienta hasta la temperatura de pasteurización.
El producto se conduce ahora a una "tubería de
retención", estando la longitud y la tasa de flujo determinantes
del tiempo de pasteurización. Sin tener en cuenta el espacio, la
tubería de retención con frecuencia está configurada como una
espiral alargada. Cuando el producto ha pasado a través de la misma
y alcanza el extremo de la tubería de retención, el producto ha sido
pasteurizado y es conducido dentro de la segunda cámara en la parte
regenerativa del intercambiador de calor, donde se enfría hasta la
temperatura de descarga por medio del producto frío que baja dentro
del intercambiador de calor.
El producto pasteurizado puede ahora rellenar un
contenedor. Para ajustar la capacidad entre la planta de rellenado y
el aparato de pasteurización, se introduce con frecuencia una
válvula de control de flujo y un tanque amortiguador. Por otra
parte, puede utilizarse un enfriador si se desea para reducir aún
más la temperatura de descarga.
Puede producirse una detención en la producción
si otras máquinas, por ejemplo si se detiene la planta de rellenado
o la máquina embotelladora. Una detención en la línea de producción
es un problema para un aparato de pasteurización de placa, que es
dependiente de un proceso continuo para lograr el procesamiento
correcto. Durante una detención, el producto en la tubería de
retención, que tiene la temperatura de pasteurización, no tendrá la
posibilidad de ser enfriado. En consecuencia, el producto se
sobre-pasteuriza y normalmente se descartará
después de que la línea se reinicie.
Un segundo problema es lograr las temperaturas
correctas cuando la línea se reinicia. La sección de regeneración
tendrá la temperatura promedio entre el producto frío y el caliente,
mientras que al mismo tiempo el suministro de calor de la sección de
calentamiento se cierra. Por lo tanto, el producto "nuevo" debe
descartarse hasta que la temperatura sea correcta, o debe
reemplazarse por agua que también se descarta.
Estas circunstancias resultan en una pérdida de
recursos y por último en una demora en el reinicio de la producción.
Por lo tanto, el antes mencionado tanque amortiguador con frecuencia
se introducirá después del aparato de pasteurización de placa. Este
tanque amortiguador normalmente será capaz de contener la producción
de hasta media hora, y por este medio puede reducir el número de
detenciones del aparato de pasteurización de placa.
Otra forma en la cual puede resolverse este
problema es proporcionando una desviación al aparato de
pasteurización de placa. Comparado con el aparato de pasteurización
de placa simple, se introduce aquí una válvula extra que puede
abrirse para la circulación, de forma que el producto pasteurizado
puede utilizarse nuevamente como entrada al aparato de
pasteurización de placa. La función de refrigerante durante el
desvío es enfriar el producto pasteurizado hasta la temperatura
normal de entrada, de forma que se mantiene el balance de
temperatura a través de todo el aparato de pasteurización de
placa.
El resultado es que el mismo producto se vuelve a
pasteurizar una y otra vez y por lo tanto se vuelve
sobre-pasteurizado. Por esta razón, el aparato de
pasteurización de placa con frecuencia se llenará con agua justo
antes de que pase a la desviación. Antes de reiniciar, el agua debe
reemplazarse nuevamente por el producto. Este procedimiento lleva
tiempo y resulta en un gran consumo de agua y un cierto desperdicio
de producto, lo que significa que es necesario un tanque
amortiguador mayor después del aparato de pasteurización de placa
para reducir el número de veces que la línea de producción se
detiene.
El uso de una desviación también resulta en que
durante una detención, se hace uso continuo de la misma energía de
calentamiento como durante el funcionamiento. Por otra parte, se
utiliza una energía correspondiente para el enfriado del producto o
el agua que está en circulación.
Cada una de las patentes
WO-A-8809621,
WO-A-9409652 y
EP-A-0118134 describe un aparato que
comprende una celda de retención o tubería de retención en la cual
el producto a tratar se pasteuriza simplemente mediante el flujo a
través del mismo a una cierta temperatura sobre la temperatura
mínima para absorber los PUs. Como no hay ninguna posibilidad de
enfriar el producto en la tubería de retención en caso de una
detención súbita, el producto en la tubería de retención se
sobre-pasteurizará y tendrá que descartarse cuando
se reinicie nuevamente.
La patente
EP-A-0081256 describe un aparato en
el cual la parte de pasteurización consiste en un intercambiador de
calor de alta temperatura sin posibilidad de enfriamiento en la
parte. Por lo tanto, el producto en la parte de pasteurización
estará sujeto a sobre pasteurización cuando tenga lugar una
detención súbita en el flujo del producto.
Es por lo tanto el objeto de la invención
proporcionar un método para evitar las desventajas de un equipo que
requiere mucho espacio y procedimientos que requieren muchas fuentes
y evitar el desperdicio de producto por sobrepasteurización.
Este objeto se logra por medio de un
procedimiento según la reivindicación 4 y de un aparato según la
reivindicación 1.
Por medio de éste procedimiento se asegura que la
pasteurización puede tener lugar sin un gran desperdicio del
producto y de la sustitución por agua y un alto consumo de energía
durante una detención operativa, en que durante la detención no es
necesario reemplazar el producto con agua. Al mismo tiempo, también
se asegura que no se produce una subpasteurización del producto, y
que la sobrepasteurización se limita a la mayor extensión
posible.
El procedimiento también asegura que es posible
que la producción tenga lugar son un tanque amortiguador entre el
aparato de pasteurización y la máquina de rellenado, o con un
posible tanque amortiguador con un volumen muy pequeño.
Este aparato resulta en un considerable ahorro de
espacio, a pesar de la introducción de un intercambiador de calor
adicional, se ahorra espacio tanto por la tubería de retención y por
el tanque amortiguador. Además, debido a que no existe un consumo
continuo de energía para el calentamiento y el enfriamiento durante
la detención en producción, se logra un ahorro de energía.
Además, se logra una limpieza más simple del
aparato, es decir Limpieza Central en posición, en la que
construcción no incluye curvas extras de tubería o extremos de
tubería sin flujo. Por otra parte, el tanque amortiguador es muy
pequeño o puede omitirse por completo, que todo ahorrará grandes
cantidades de líquidos CIP e instalaciones CIP.
Realizaciones ventajosas del aparato y del
procedimiento según la invención se especifican en las
reivindicaciones 2-3 y 5-6,
respectivamente.
La Figura 1 muestra un ejemplo esquemático de una
realización general de un aparato de pasteurización para la
pasteurización de productos líquidos en un flujo continuo,
La Figura 2 muestra un ejemplo esquemático de un
aparato de pasteurización como se muestra en la Figura 1, pero con
dos zonas de regeneración y tres zonas de pasteurización, y
La Figura 3 muestra un ejemplo esquemático de un
aparato de pasteurización como se muestra en la Figura 2, pero con
recirculación en la parte de regeneración.
Visto en general, un aparato para la
pasteurización de productos líquidos en un flujo continuo, como por
ejemplo fluidos alimenticios y bebidas, consiste en una parte de
regeneración 2 dentro de la cual se alimenta un producto por medio
de una bomba de suministro 1. Después de la parte de regeneración 2,
el producto se conduce hasta la parte de pasteurización 6 que no
solo puede calentar el producto a la temperatura de pasteurización,
sino también enfriarlo en el caso de una detención en la producción.
Tanto la parte de regeneración 2 y la parte de pasteurización 6
consiste en intercambiadores de calor. El calentamiento o el
enfriamiento tiene lugar por medio de suministrar agua caliente o
fría a través de una válvula de mezclado 16 a la parte de
pasteurización 6. Se colocan sensores de temperatura 5, 11 antes y
después de la parte de pasteurización 6, de forma que pueda
controlarse el proceso de pasteurización. Entre la parte de
regeneración 2 y la parte de pasteurización 6 se colocan también
bombas propulsoras 4, 12 que aseguran que el producto tiene una
sobrepresión constante en el aparato.
El producto es conducido nuevamente a la parte de
regeneración 2 donde transfiere su calor al producto en la entrada.
Más adelante, el producto se conduce a una salida 18 donde, por
ejemplo, puede ubicarse una planta de rellenado (no mostrada).
El aparato puede producirse en diferentes
configuraciones, dependiendo de las demandas referentes a
temperaturas y pasteurización. Las temperaturas utilizadas a
continuación son por lo tanto sólo ejemplo, dado que cada producto
tiene sus propios requerimientos específicos de temperatura.
El aparato que se toma aquí como punto de inicio
(ver la Figura 2) se propone para la pasteurización de cerveza. El
aparato consiste en dos intercambiadores principales de calor, es
decir un intercambiador de calor de regeneración que está dividido
en dos zonas 2, 3, y un intercambiador de calor de pasteurización
que está dividido en tres zonas 6, 8, 10.
El producto se conduce dentro de la zona
regenerativa 2 por medio de una bomba de suministro 1, donde el
producto a 2ºC se calienta a 33ºC. El producto se conduce más allá
hasta la segunda zona de regeneración 3 donde se calienta hasta
65ºC. Una bomba propulsora 4 y 12 asegura que haya una sobrepresión,
parcialmente en el intercambiador de calor de pasteurización 6, 8,
10 y parcialmente en la parte de enfriamiento del intercambiador de
calor de regeneración 2, 3. Esta sobrepresión asegura que en el caso
de una posible fuga, no entren ni aire ni fluido en el sistema de
tuberías, sino que sólo salgan. De esta forma se evita que bacterias
capaces de sobrevivir se transfieran al producto pasteurizado.
Se proporciona un sensor de temperatura 5 antes
de la entrada al intercambiador de calor de pasteurización.
Se coloca una válvula 21 (ver la Figura 3) tan
cerca como sea posible del intercambiador de calor de
pasteurización. Durante el funcionamiento normal, estaválvula 21
asegura que se mantengan separadas la entrada y la salida del
intercambiador de calor de regeneración 3 en el lado de no
pasteurizado. Durante una detención en la producción, la válvula 12
se abre, por lo cual se hace posible la recirculación en este lado
del intercambiador de calor de regeneración 3. Esta válvula es
opcional y no se usa en el caso/configuraciones donde la temperatura
de salida del intercambiador de calor 3 está por debajo del límite
de temperatura para el registro de PU.
En la entrada de la primera zona 6 del
intercambiador de calor de pasteurización, el producto a 65ºC se
calienta en el lado primario a 72ºC, manteniéndose esta temperatura
a través de las zonas 8 y 10.
Se coloca una válvula 22 tan cerca como sea
posible después del intercambiador de calor de pasteurización.
Durante el funcionamiento normal, ésta válvula debe asegurar que la
entrada y la salida del intercambiador de calor de regeneración 3 se
mantienen separadas en el lado de pasteurización. Durante una
detención en la producción, la válvula se abre, por lo cual la
recirculación se vuelve posible en el segundo lado del
intercambiador de calor de regeneración 3.
Cuando el producto abandona la última zona de
pasteurización 10, se bombea a través de la bomba propulsora 12
dentro de la parte de enfriamiento de la parte de regeneración 3 y
se enfría hasta aproximadamente los 40ºC, y además hasta la última
zona de regeneración 2 donde el producto se enfría hasta los 9ºC.
Una válvula de control de flujo 13 puede colocarse después de la
parte de regeneración. En adelante, el producto fluye a través de un
enfriador 14 y luego hacia una salida 18 donde se ubica un posible
tanque amortiguador y/o una planta de embotellado o envasado. Con
una realización que tenga un tanque de amortiguación mínimo, la
válvula de control de flujo 13 asegura que el tanque amortiguador no
se llene en demasía, es decir que el flujo se controla por medio del
nivel en el tanque amortiguador.
En un aparato sin tanque amortiguador, es la
planta de filtrado (no mostrada) la que determina el flujo a través
del aparato.
El enfriador 14 se usa sólo si la temperatura de
salida del producto se vuelve demasiado alta, por ejemplo como
resultado de una detención en las operaciones y un posterior
reinicio.
Un sensor de temperatura 7, 9, 11 se coloca
después de cada parte de pasteurización 6, 8, 10. También se coloca
un sensor de temperatura 15 después del enfriador 14. Estos sensores
registran si se han alcanzado o no las temperaturas necesarias, de
forma que puede controlarse el calentamiento y el enfriamiento
respectivamente en el lado secundario del intercambiador de calor de
pasteurización 6, 8, 10.
Las fuentes de calentamiento/enfriado en la parte
de regeneración 2, 3 consisten del mismo producto (ahora
regenerativo), y en la parte de pasteurización 6, 8, 10 de agua
caliente y fría 19, 20 respectivamente, donde la cantidad de calor
en el agua se determina por medio de señales de los sensores de
temperatura 7, 9, 11 en las zonas individuales de pasteurización 6,
8, 10. La regulación del suministro de agua en sí se realiza en una
válvula de mezclado 16 del tipo comúnmente conocido. El agua de
retorno del lado secundario del intercambiador de calor de
pasteurización se conduce hacia fuera a través de una tubería de
retorno 17, posiblemente para el calentamiento con vista a la
reutilización en el intercambiador de calor.
La siguiente es una descripción del aparato
durante una detención en la producción.
El intercambiador de calor de regeneración puede
dividirse en dos zonas 2 y 3 como se muestra, o constituir una zona
única. En el caso de una detención en la producción, el perfil de
temperatura en la primera zona será constante para los primeros
minutos, después de lo cual la temperatura se aproximará lentamente
a la temperatura promedio del intercambiador de calor. En la segunda
zona, o si hay sólo una zona, la temperatura en la última parte del
intercambiador y en las conexiones de la tubería al mismo serán tan
altas que se registra un PU. Para evitar esto, tiene lugar la
recirculación en ambas zonas de regeneración y conexiones de tubería
hasta que se alcanza una temperatura promedio constante por debajo
de la temperatura límite para el registro de PU (por ejemplo 53ºC).
La recirculación se realiza por medio de la apertura de las válvulas
21 y 22.
Las zonas de pasteurización 6, 8, 10 se enfriarán
hasta por ejemplo 56ºC durante una detención de la producción, de
forma que el registro de PU se detiene.
La siguiente es una descripción del aparato
cuando se reinicia después de una detención en la producción.
Después de una detención en la producción, todas
las zonas de pasteurización se recalientan a las temperaturas
normales para asegurar que no se produzca una subpasteurización, y
también la sobrepasteurización se limita tanto como sea posible.
Cuando se reinicia un aparato sin tanque
amortiguador, el proceso se controla por medio del incremento de la
temperatura en el lado secundario del intercambiador de calor de
pasteurización 6, 8, 10 dependiendo en la velocidad del flujo.
Claims (6)
1. Aparato para la pasteurización de productos
líquidos en un flujo continuo, consistiendo el aparato de:
- una parte de regeneración (2; 2, 3) dentro de
la cual se alimenta el producto por medio de una bomba de suministro
(1),
- una parte de pasteurización (6; 6, 8, 10) a la
cual se conduce el producto desde la parte de regeneración y desde
cuya parte de pasteurización el producto se lleva de vuelta a la
parte de regeneración, consistiendo la parte de regeneración y la
parte de pasteurización en intercambiadores de calor (2, 6; 2, 3, 6,
8, 10),
- una válvula mezcladora (16) para suministrar
agua caliente o fría a la parte de pasteurización, de forma que la
parte de pasteurización no sólo puede calentar el producto hasta la
temperatura de pasteurización, sino también enfriar el producto en
el caso de una detención en la producción, y
- sensores de temperatura (5, 11) ubicados antes
y después de la parte de pasteurización para controlar el proceso de
pasteurización.
2. Aparato según la reivindicación 1 para la
pasteurización de cerveza, en donde el aparato consiste en dos
intercambiadores de calor principales, un intercambiador de calor de
regeneración (2, 3) que se divide en dos zonas (2, 3), y un
intercambiador de calor de pasteurización (6, 8, 10) que está
dividido en tres zonas (6, 8, 10).
3. Aparato según la reivindicación 2, en donde un
sensor de temperatura (7, 8, 11) se coloca después de cada una de
dichas tres zonas de pasteurización de forma de registrar si se han
alcanzado o no las temperaturas necesarias de forma que el
calentamiento y el enfriamiento, respectivamente pueden controlarse
en el lado secundario del intercambiador de calor de
pasteurización.
4. Procedimiento para la pasteurización de
productos líquidos en un flujo continuo y que comprende los
siguientes pasos:
- proporcionar una parte de regeneración (2; 2,
3) de un aparato de pasteurización y una parte de pasteurización (6;
6, 8, 10) de dicho aparato de pasteurización, consistiendo tanto la
parte de regeneración como la de pasteurización en intercambiadores
de calor (2, 6; 2, 3, 6, 8, 10),
- alimentar el producto dentro de la parte de
regeneración,
- conducir el producto desde la parte de
regeneración a la parte de pasteurización,
- conducir el producto desde la parte de
pasteurización de regreso a la parte de regeneración,
- calentar el producto en la parte de
regeneración por medio de la transferencia de calor desde el
producto conducido de regreso a la parte de regeneración desde la
parte de pasteurización,
- calentar el producto hasta la temperatura de
pasteurización y enfriar el producto en la parte de pasteurización
en el caso de una detención de la producción por medio del
suministro de agua caliente o fría, respectivamente, a la parte de
pasteurización, y
- controlar el proceso de pasteurización por
medio de sensores de temperatura (5, 11) situados antes y después de
la parte de pasteurización.
5. Procedimiento según la reivindicación 4 para
la pasteurización de cerveza, en donde el aparato de pasteurización
consiste en dos intercambiadores de calor principales, un
intercambiador de calor de regeneración que está dividido en dos
zonas, y un intercambiador de calor de pasteurización que está
dividido en tres zonas.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
comprendiendo el procedimiento además los pasos de:
- proporcionar un sensor de temperatura (7, 9,
11) ubicado después de cada una de dichas zonas de pasteurización
(6, 8, 10),
- registrar por medio de dichos sensores de
temperatura si se han alcanzado las temperaturas necesarias,
- controlar, basado en dicho registro por medio
de dichos sensores de temperatura, el calentamiento y el
enfriamiento, respectivamente, en el lado secundario del
intercambiador de calor de pasteurización.
Applications Claiming Priority (2)
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