ES2218818T3 - Aparato y metodo de calentamiento por induccion. - Google Patents
Aparato y metodo de calentamiento por induccion.Info
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Abstract
Un método para el calentamiento de un líquido o de un material dispuesto en un líquido, contenido en una lata metálica (20), cuyo método incluye los pasos de hacer pasar la lata (20) longitudinalmente a través de la luz de una bobina de inducción de arrollamiento en espiral (12), calentar la lata (20) dentro de la luz de la bobina de inducción (12), mientras simultáneamente se hace rotar u oscilar la lata (20), y se caracteriza porque la lata (20) es empujada a través de la luz de la bobina de inducción (12) por el interior de un tubo (11) no metálico.
Description
Aparato y método de calentamiento por
inducción.
La presente invención se refiere a un método y a
un aparato para el calentamiento de productos enlatados. Más
particularmente la invención se refiere a un proceso y a un
dispositivo tales que utilizan el calentamiento por inducción de una
bobina de inducción para calentar el contenido de la lata calentando
por inducción la lata metálica.
Es bien conocido que muchos productos enlatados
como alimentos enlatados, comida para animales enlatada y similares
necesitan ser esterilizados después del enlatado para impedir el
desarrollo de bacterias tóxicas en la lata. Se trata de un proceso
relativamente energético y se han realizado considerables esfuerzos
para mejorar la eficiencia energética de los procesos para la
esterilización térmica de los productos enlatados. Otro requisito de
dichos procesos es que, por lo menos en el caso de los alimentos
destinados al consumo humano, es importante conservar el sabor, la
textura y las características nutrientes del contenido de la lata.
Típicamente esto requiere el mínimo calentamiento posible compatible
con la adecuada esterilización del alimento. Una dificultad que se
presenta entonces es que la velocidad con que se puede transmitir el
calor al producto enlatado afectará al tiempo total de calentamiento
del alimento. Asimismo, muchos alimentos tienen tendencia a quemarse
contra el interior de la lata si se calientan demasiado rápidamente.
Así pues, la lata debe calentarse lentamente hasta la temperatura de
esterilización, lo que conduce a que el contenido de la lata se
mantenga a una temperatura elevada durante un tiempo
considerablemente más largo del que sería deseable para conservar un
sabor, una textura y unas características nutrientes óptimas.
En la especificación de patente de Estados Unidos
3.961.150 se ha propuesto calentar los productos enlatados mediante
la aplicación de calor a la lata con el uso de bobinas de inducción.
Según se describe, las latas se hacen rotar con un movimiento
alternativo bajo una bobina de inducción plana. En la práctica este
arreglo se ha mostrado insatisfactorio. El tiempo durante el cual
las latas se mantenían a una temperatura elevada era excesivo debido
a los problemas de las tasas de transferencia de calor, a pesar de
la rotación alternativa de las latas.
La especificación de patente francesa 2.501.631
describe un arreglo alternativo en el que las latas se hacen pasar
por la luz de cada una de una pluralidad de bobinas de inducción de
arrollamiento en espiral. Según se describe, las latas se hacen
rotar sobre su propio eje entre sucesivas bobinas de inducción a fin
de permitir la homogeneización de la temperatura del contenido de la
lata. Los autores de la presente invención creen que en este diseño,
en el que no se hacen rotar las latas mientras efectivamente se las
calienta, o la tasa de calentamiento tendría que ser muy baja o se
produciría una quemadura inaceptable del contenido contra la pared
de la lata durante los pasos de calentamiento.
La especificación de patente de Estados Unidos
3.498.289 describe el calentamiento de productos alimenticios
sueltos en un tubo metálico rotatorio rodeado por una bobina de
inducción en espiral. En este caso los problemas de transferencia
térmica son bastante distintos, debido al hecho de que el alimento
está en condiciones de dar tumbos y rotar con respecto al tubo sin
verse impedido por una lata que lo encierre.
US-A-4990347
revela un proceso para mejorar la fiabilidad de la esterilización de
productos alimenticios viscosos enlatados asegurando la cantidad y
la velocidad de rotación adecuadas de las latas durante el
tratamiento térmico.
La presente invención se dirige a un método
alternativo para calentar productos enlatados que ofrece una
alternativa a los procedimientos conocidos antes descritos.
Según la presente invención se aporta un método
para el calentamiento de un líquido o de un material dispuesto en un
líquido, contenido en una lata metálica, método que incluye los
pasos de pasar la lata longitudinalmente a través de la luz de una
bobina de inducción de arrollamiento en espiral, calentar la lata
dentro de la luz de la bobina de inducción, mientras simultáneamente
se hace rotar la lata, y caracterizado porque la lata está presente
a través de la luz de la bobina de inducción en un tubo no
metálico.
Además, según la presente invención se aporta un
método como el reivindicado en la reivindicación 3 en el cual la
lata se hace rotar a velocidades entre 150 rpm y 200 rpm, de
preferencia a 180 rpm.
De preferencia las latas se hacen rotar
continuadamente alrededor de un eje longitudinal. Sin embargo, entra
en el ámbito de la presente invención hacer oscilar las latas o
hacerlas rotar sobre cualquier eje o aleatoriamente dando
tumbos.
Los autores de la presente invención han
comprobado que haciendo pasar las latas por la luz de una bobina es
posible, por lo menos utilizando el ejemplo de realización
preferente de la invención, calentar eficazmente la lata a alta
velocidad con una eficiencia energética mejorada. También han
comprobado que si las latas se hacen rotar simultáneamente a una
velocidad adecuada es posible con mucho productos enlatados calentar
el producto muy rápidamente evitando al mismo tiempo los problemas
que tradicionalmente se experimentan con las tasas de calentamiento
elevadas.
Es preferible que las latas contengan productos
que sean líquidos o estén dispuestos en un líquido. Esto permite que
el producto se mueva con razonable facilidad con respecto a la
superficie de la lata mientras esta rota sobre su eje. Dichos
productos se denominan productos convectivos. Entre los productos
convectivos apropiados figuran la pasta con salsa enlatada,
hortalizas en líquido enlatadas y algunas comidas para animales
enlatadas. Los productos enlatados se hacen rotar de preferencia al
menos a 50 rpm. Más de preferencia al menos a 80 rpm, y aún más de
preferencia a 120 rpm. En los ejemplos de realización
particularmente preferentes las latas se hacen rotar a velocidades
entre 150 rpm y 200 rpm, de preferencia a 180 rpm.
Las latas para el uso en el proceso de la
presente invención deben ser metálicas o no se generarán corrientes
electromagnéticas en la lata. Típicamente las latas estarán formadas
de acero laminado recubierto con un metal protector como el estaño.
Cualquier contenedor en cuyas paredes se pueda inducir calor
mediante el paso de una corriente eléctrica oscilante a través de la
bobina puede utilizarse en la presente invención y para los fines de
la presente invención se considera una lata metálica.
La bobina o las bobinas de inducción son
excitadas a una frecuencia entre 1 y 500 KHz, de preferencia entre
20 y 250 KHz, y más de preferencia entre 50 y 200 KHz. En los
ejemplos de realización de la invención particularmente preferidos
la frecuencia es de 50 a 180 KHz. Resulta más barato generar las
frecuencias más bajas, pero estas adolecen del inconveniente de que
calientan más despacio. En cualquier caso particular se llegará a un
compromiso entre el coste del proceso y la ventaja que proporciona
un tratamiento más rápido del producto enlatado.
En la presente invención las latas se hacen pasar
a través de la luz de una bobina de inducción en un tubo no
metálico. Las latas pueden empujarse a través del tubo o
transportadas a través del mismo de cualquier otra manera adecuada.
Las latas se pueden hacer rotar a cualquier velocidad deseada
simplemente haciendo rotar el tubo a esa velocidad.
Si el producto enlatado es un alimento convectivo
no ácido, es esencial que se caliente hasta una temperatura superior
a 100ºC si se quiere esterilizar correctamente. El calentamiento a
esta temperatura puede hacer que hierva el contenido. La presión del
vapor causado por esta ebullición podría hacer que las latas se
deformaran o incluso que se reventaran durante el proceso. Para
evitar la posibilidad de esta deformación es preferible que el
calentamiento de dichos productos se realice en una atmósfera que se
mantenga a una presión superatmosférica. Se puede precalentar las
latas hasta una temperatura de, por ejemplo, 90ºC a presión
atmosférica, y a continuación hacerlas pasar a través de una esclusa
de presión hasta una atmósfera de presión elevada y completar el
calentamiento. El paso del calentamiento es más preferible que se
realice de manera que el contenido de la lata se caliente a una
velocidad de en torno a 1ºC por segundo.
El calentamiento de preferencia se realiza a la
máxima velocidad posible hasta que la pared de la lata se encuentre
a la temperatura máxima deseada o por encima de ella. A
continuación, de preferencia se deja que la lata y su contenido
reposen durante un tiempo para permitir que se equilibre el
contenido de la lata antes de que se produzca un subsiguiente
calentamiento. Lo más preferible es que se haga rotar la lata
continuadamente durante todo este periodo de reposo. Si se desea, la
velocidad de calentamiento puede variarse a medida que la lata pasa
a través de la luz de la bobina a fin de aportar un periodo de
reposo parcial o completo. Alternativamente, puede haber una
pluralidad de bobinas en una disposición espaciada con un periodo de
reposo entre cada bobina.
Obviamente, para reducir el tiempo total durante
el que se eleva la temperatura del contenido de la lata es
importante subir y bajar rápidamente la temperatura del contenido de
la lata. Los autores de la presente invención han comprobado que si
las latas que se han calentado mediante el proceso según la presente
invención se enfrían mientras se las hace rotar a la velocidad
anteriormente descrita como ventajosa para el paso de calentamiento,
es posible enfriar más rápidamente el contenido de la lata. El paso
de enfriamiento de preferencia se realiza bajo una corriente de un
líquido refrigerante como agua. Inicialmente, este enfriamiento se
realizará en una atmósfera a presión superatmosférica. Una vez que
la temperatura de la lata y su contenido se ha reducido a unos
100ºC, se debe retirar la lata a un entorno de presión atmosférica y
continuar el enfriamiento.
La siguiente descripción de un ejemplo de
realización preferente de la presente invención se aporta a modo de
ejemplo de la invención y se describe con referencia a las
ilustraciones adjuntas, en las que:
la figura 1 es una representación esquemática en
vista de plano de un dispositivo para realizar el proceso según la
presente invención , y
la figura 2 es una vista esquemática en sección
vertical a través de una parte de un aparato según la presente
invención.
El dispositivo 10 representado en la figura 1
está dispuesto para realizar un proceso de esterilización térmica de
productos alimenticios enlatados. Los productos alimenticios son
alimentos convectivos no ácidos. Entre los ejemplos típicos figuran
los guisantes y los espaguetis en salsa de tomate enlatados. Estos
alimentos están contenidos en latas convencionales de acero laminado
recubierto de estaño.
El dispositivo 10 incluye un tubo de entrada 11
dispuesto para que se haga rotar sobre su eje longitudinal a
aproximadamente 200 rpm. El tubo 11 pasa a través de la luz de una
primera bobina de inducción 12. Esta bobina 12 es excitada por una
fuente adecuada de una corriente alterna de 200 KHz. Las latas 20
son impulsadas a través del tubo 11 por medios de empuje 24. Estos
medios de empuje 24 actúan para introducir latas 20 en el tubo 11 de
manera periódica e incremental para que cuando una lata 20 sea
introducida en el tubo 11 otra sea descargada por el extremo
opuesto. El tiempo de paso de las latas 20 por el tubo 11 se ajusta
de modo que las latas se hayan calentado hasta una temperatura de
unos 90ºC cuando llegan al extremo de salida del tubo 11. El tamaño
de la bobina 12 y la corriente que se hace pasar por ella se
determinan de manera que las latas se calienten a la máxima
velocidad posible sin que su contenido llegue a quemarse contra la
superficie interna de la lata. Con una velocidad de rotación del
tubo 11 de 200 rpm se ha comprobado que la bobina se puede excitar
de manera que las latas 20 que pasan por el tubo 11 se calienten a
una velocidad de 1ºC por segundo.
Las latas 20 empujadas al exterior desde el
extremo de salida del tubo 11 son impulsadas hasta una primera
esclusa de transferencia 13. Esta esclusa 13 transfiere latas 20
desde el entorno de presión atmosférica del tubo 11 a un entorno
superatmosférico de un segundo tubo 14. Esta presión
superatmosférica es controlada por la admisión de aire comprimido en
el tubo 14 a través de la entrada de aire 18. El tubo 14 se hace
rotar sobre su eje longitudinal a la misma velocidad que el tubo 11.
Las latas 20 son impulsadas a lo largo del tubo 14 por medios de
empuje adicionales 25 de manera que a medida que cada lata 20 es
introducida en el tubo 14 otra es expulsada por su extremo de
descarga. El tubo 14 pasa a través de la luz de tres bobinas de
inducción sucesivas 15, 16 y 17. Estas bobinas son excitadas de la
misma manera que la bobina 12. La pared de la lata es calentada
hasta unos 130 ºC por la bobina 15. A continuación la lata pasa por
un periodo de reposo antes de ser de nuevo calentada por la bobina
16. A continuación se repite el proceso y la lata es calentada por
última vez por la bobina 17. El régimen de calentamiento total es
tal que el contenido de la lata se habrá esterilizado en el menor
tiempo posible.
Las latas 20 que han sido esterilizadas en el
tubo 14 son expulsadas hacia una segunda esclusa de transferencia
19. Esta esclusa transfiere las latas del entorno superatmosférico
del tubo de calentamiento 14 al entorno superatmosférico de un
primer tubo de enfriamiento 21.
El tubo 21 se hace rotar sobre su eje
longitudinal de la misma manera que los anteriores tubos 11 y 14. De
forma semejante, se aportan medios de empuje 26 para transferir las
latas a lo largo del tubo 21. En el tubo 21 las latas son rociadas
(por medios que no se muestran) con agua a fin de enfriarlas. Se ha
comprobado que este paso de enfriamiento es mucho más eficiente a la
muy alta velocidad de rotación del tubo 21, y por tanto de las
latas. Los medios de refrigeración del tubo 21 se regulan de manera
que las latas expulsadas por el extremo de descarga del tubo 21
tengan una temperatura de unos 100ºC. Las latas son descargadas a
una tercera esclusa de transferencia que las transfiere desde la
atmósfera superatmosférica del tubo 21 a la atmósfera atmosférica de
una cinta transportadora enfriadora 23. Esta cinta transportadora 23
está diseñada para permitir que las latas 20 roten en torno a su eje
longitudinal y está también provista de medios de refrigeración (que
no se muestran) como rociadores de agua para reducir la temperatura
de las latas 20 hasta una temperatura un poco superior a la del
ambiente.
Se ha comprobado que haciendo pasar las latas por
la luz de las bobinas 12, 15, 16 y 17 es posible esterilizar el
contenido de las latas al tiempo que se reduce considerablemente el
tiempo total durante el cual el contenido de la lata se mantiene a
una temperatura elevada, en comparación con los medios de
esterilización convencionales. Esto a su vez redunda en que el
contenido de las latas presenta una mejoría en color, propiedades
organolépticas y características nutrientes en comparación con los
alimentos enlatados esterilizados convencionalmente.
Claims (23)
1. Un método para el calentamiento de un líquido
o de un material dispuesto en un líquido, contenido en una lata
metálica (20), cuyo método incluye los pasos de hacer pasar la lata
(20) longitudinalmente a través de la luz de una bobina de inducción
de arrollamiento en espiral (12), calentar la lata (20) dentro de la
luz de la bobina de inducción (12), mientras simultáneamente se hace
rotar u oscilar la lata (20), y se caracteriza porque la lata
(20) es empujada a través de la luz de la bobina de inducción (12)
por el interior de un tubo (11) no metálico.
2. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que la lata (20) se hace rotar
continuadamente sobre un eje longitudinal.
3. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que la lata (20) se hace rotar a 50 rpm por
lo menos, más de preferencia a 80 rpm por lo menos, y aún más de
preferencia a 120 rpm.
4. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 3 en el que la lata (20) se hace rotar a velocidades
de 150 rpm a 200 rpm, de preferencia a 180 rpm.
5. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que la lata (20) está formada de acero
laminado recubierto de un metal protector.
6. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que el tubo (11) tiene una sobrepresión
interna.
7. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que la bobina, o bobinas, de inducción es
excitada a una frecuencia de entre 1 y 500 kHz, de preferencia entre
20 y 250 kHz, y aún más de preferencia entre 50 y 200 kHz.
8. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 7 en el que la bobina, o bobinas, de inducción (12)
es excitada a una frecuencia de entre 60 y 180 kHz.
9. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que la lata (20) es precalentada hasta una
temperatura por debajo del punto de ebullición del contenido de la
lata (20) a la presión atmosférica y a continuación se pasa a través
de una esclusa de presión (13) a una atmósfera con una presión
elevada y se completa el calentamiento.
10. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1 en el que el paso de calentamiento se realiza de
tal manera que el contenido de la lata (20) es calentado a una
velocidad de aproximadamente 1ºC por segundo.
11. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 1, en el que la lata (20) es enfriada mientras se la
hace rotar.
12. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 11 en el que el enfriamiento se realiza bajo una
corriente de un líquido refrigerante como agua.
13. Un método según el reivindicado en la
reivindicación 11 en el que el enfriamiento se realiza inicialmente
en una atmósfera superatmosférica, una vez que la temperatura de la
lata (20) y su contenido se ha reducido a unos 100ºC la lata (20)
con su contenido es retirada a un entorno de presión atmosférica y
se continúa el enfriamiento.
14. Un aparato (10) para el calentamiento de un
material convectivo contenido en el interior de una lata metálica
(20), cuyo aparato (10) incluye una bobina de inducción arrollada en
espiral (12) adaptada para inducir un calentamiento en la pared de
la lata (20), medios para hacer que las latas (20) se desplacen
longitudinalmente a través de la luz de la bobina y medios para
hacer que las latas (20) roten sobre su propio eje mientras pasan a
través de la bobina, y se caracteriza porque los medios para
hacer que las latas (20) roten comprenden un tubo no metálico (11)
dispuesto dentro de la luz de la bobina y rotativo sobre su propio
eje longitudinal.
15. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual los medios para hacer que la lata (20)
se desplace longitudinalmente a través del tubo (11) constan de un
empujador adaptado para moverse recíprocamente entre una posición
extendida en la que aplica una fuerza de empuje sobre el extremo de
una lata (20) para impulsarla hacia el interior del tubo (11) y una
posición retraída en la que puede introducirse una lata (20) entre
el empujador y el tubo (11).
16. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual los medios para hacer que las latas
(20) roten son tales que las latas (20) rotan a 50 rpm por lo menos,
más de preferencia a 80 rpm por lo menos, y aún más de preferencia a
120 rpm.
17. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 16 en el cual los medios para hacer que las latas
(20) roten son tales que las latas (20) rotan a velocidades de entre
150 rpm y 200 rpm, de preferencia a 180 rpm.
18. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual se aportan medios para someter las
latas (20) a una presión mientras se desplazan a través de al menos
una parte de la bobina de inducción (12).
19. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual la bobina o las bobinas de inducción
(12) son excitadas a una frecuencia de entre 1 y 500 kHz, de
preferencia entre 20 y 250 kHz, y más de preferencia entre 50 y 200
kHz.
20. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 19 en el cual la bobina o las bobinas de inducción
(12) son excitadas a una frecuencia de entre 60 y 180 kHz.
21. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual el aparato (10) incluye una bobina de
inducción (12) para precalentar las latas (20) a una temperatura por
debajo del punto de ebullición del contenido de la lata (20) a la
presión atmosférica, una esclusa de presión (13) hacia una atmósfera
de presión elevada, medios para desplazar la lata (20) a través de
la esclusa de presión (13) y una bobina de inducción (12) para
completar el calentamiento de la lata (20).
22. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 14 en el cual se aportan medios de refrigeración para
enfriar el contenido de la lata (20) mientras se la hace rotar.
23. Un aparato (10) según el reivindicado en la
reivindicación 22, en el cual el medio de refrigeración incluye una
corriente de un líquido refrigerante como agua.
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