ES2220146T3 - Un aparato en un infusor para un producto alimenticio liquido. - Google Patents
Un aparato en un infusor para un producto alimenticio liquido.Info
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Abstract
Un aparato en un infusor (1) para un producto alimenticio líquido, del tipo que incluye un autoclave (2) con un fondo cónico (3), teniendo el autoclave (2) una entrada (4) para el producto situada en su región superior, estando dispuesta la entrada para dividir el producto entrante en el autoclave (2) en pequeñas gotitas (6), incluyendo además el infusor (1) una salida (10) para el producto situada en la región inferior del autoclave (2), así como una entrada (11) para vapor, caracterizado porque el fondo cónico (3) del autoclave (2) está ocupado, en su mayor parte, por un cuerpo cónicamente conformado (15), y porque el espacio restante (16) en el fondo (3) del autoclave (2) constituye una celda tampón.
Description
Un aparato en un infusor para un producto
alimenticio líquido.
La presente invención se refiere a un aparato en
un infusor para un producto alimenticio líquido, del tipo que
incluye un autoclave con un fondo cónico, teniendo el autoclave una
entrada para el producto situada en su región superior, estando
dispuesta la entrada para dividir el producto que entra en el
autoclave en pequeñas gotitas, incluyendo además el infusor una
salida para el producto situada en la región inferior del autoclave,
así como una entrada para vapor.
El tratamiento térmico de productos alimenticios
para obtener una vida en estante aumentada es un método bien
conocido y empleado a menudo. Los productos alimenticios pueden ser,
por ejemplo, productos lácteos tales como leche, nata o yogur. El
tratamiento térmico puede ponerse en práctica según una pluralidad
de maneras diferentes, directa o indirectamente. Métodos indirectos
son, por ejemplo, calentar utilizando diversos tipos de
intercambiadores de calor. Existen dos grupos principales de métodos
directos, inyección o infusión con vapor. Mediante el empleo de un
método directo se obtendrá un calentamiento extremadamente rápido,
que es lo que se ha de buscar hoy en día, dado que, con el fin de
mejorar las cualidades del sabor, por ejemplo en la leche, ésta es
en muchas ocasiones la intención al calentar el producto a
temperaturas elevadas durante un breve intervalo de tiempo.
La presente invención se refiere a un aparato en
el cual se hace uso del calentamiento por infusión. La infusión
conlleva que se calienta un líquido finamente dividido en una cámara
de vapor. El principio de calentar un líquido, por ejemplo un
líquido alimenticio, inyectando el líquido dentro de una cámara
llena de vapor es conocido desde la última parte del siglo XIX.
En principio, el infusor consta de un autoclave
con un fondo cónico. En la región superior del autoclave se
encuentra una entrada para el producto que se ha de tratar
térmicamente, y también se encuentra un dispositivo para dividir el
producto en pequeñas gotitas que más tarde descienden por el
autoclave. En el fondo del autoclave, las gotitas se juntan y forman
una acumulación de líquido y finalmente salen del autoclave a través
de una salida en su región inferior. El autoclave también tiene una
entrada para vapor que puede situarse en su región superior o,
alternativamente, en su región inferior. Con independencia del
emplazamiento de la entrada de vapor, la finalidad del vapor
caliente es calentar las gotitas de producto durante su descenso por
el autoclave.
Todo tratamiento térmico moderno de productos
alimenticios tiene por finalidad, por un lado, calentar el producto
hasta una cierta temperatura predeterminada y, por otro lado,
mantener el producto a esta temperatura durante un intervalo de
tiempo predeterminado dado. Con relación al calentamiento del
producto en un infusor, se hace uso normalmente de una celda o
tubería tampón independiente, es decir, un tramo de tubería en
conexión directa con la salida de producto del autoclave. Cuando el
producto abandona el autoclave, está a una temperatura cercana al
punto de ebullición y el desplazamiento propiamente dicho conlleva
una caída de presión que, en consecuencia, hace que el producto
hierva. Esta ebullición puede provocar espumación, lo cual entraña
una reducción de volumen y un control reducido sobre cómo se puede
mantener el producto a una temperatura dada durante un intervalo de
tiempo dado. Con el fin de impedir que el producto hierva antes de
alcanzar la celda o tubería tampón, las exigencias de las
autoridades de diversos países han requerido que se coloque una
denominada bomba de rotor lobulado entre el autoclave y la celda
tampón, con el fin de impartir un aumento de presión al producto e
impedir así la ebullición. Es necesaria una bomba relativamente
cara, tal como una bomba de rotor lobulado, dado que el producto
está a una temperatura de aproximadamente
140-150ºC.
La acumulación de líquido del producto calentado
que se agrupa en la región del fondo cónico del autoclave provoca
una gran incertidumbre en el cálculo del tiempo de permanencia del
producto, dado que el volumen relativamente grande implicado hace
imposible conocer cuánto tiempo permanece aquí el producto y si
todas las partes del producto se han tratado durante el mismo
intervalo de tiempo.
Un objeto de la presente invención es realizar
una celda tampón en el infusor que dé un tiempo de permanencia
fiable y controlado para el producto. Dado que la celda tampón
constituye una parte del infusor, se elimina la necesidad de una
celda tampón adicional, así como la necesidad de cualquier bomba
posible situada entre el infusor y la celda tampón.
Un objeto adicional de la presente invención es
realizar una celda tampón que pueda regularse sencillamente durante
intervalos de tiempo diferentes con respecto al tiempo de
permanencia, por cuanto que puede variarse el volumen de la celda
tampón.
Estos y otros objetos se han alcanzado según la
presente invención porque al aparato del tipo descrito a modo de
introducción se le han dado las propiedades caracterizantes de que
el fondo cónico del autoclave está ocupado, en su mayor parte, por
un cuerpo cónicamente conformado y el espacio restante en el fondo
del autoclave constituye una celda tampón.
A realizaciones preferidas de la presente
invención se les han dado adicionalmente las propiedades
caracterizantes expuestas en las reivindicaciones subordinadas
anexas.
Se describirá seguidamente con mayor detalle una
realización preferida del aparato según la presente invención, con
referencia particular a los dibujos adjuntos. En los dibujos
adjuntos:
La figura 1 es un alzado lateral, parcialmente en
sección, de un infusor del estado de la técnica;
La figura 2 es un alzado lateral, parcialmente en
sección, de un infusor según la presente invención;
La figura 3 es un alzado lateral, parcialmente en
sección, de una primera realización de la región inferior del
infusor;
La figura 4 es un alzado lateral, parcialmente en
sección, de una segunda realización de la región inferior del
infusor; y
La figura 5 es un diagrama de flujo de un planta
de tratamiento térmico por medio de calor de infusión.
Los dibujos adjuntos sólo muestran las partes y
detalles esenciales para una comprensión de la presente
invención.
La figura 1 muestra un infusor 1 del estado de la
técnica. El infusor 1 incluye un autoclave 2 con un fondo cónico 3.
En la región superior del autoclave 2 está dispuesta una entrada 4
para el producto que se ha de tratar térmicamente. El producto puede
consistir en cualquier producto lácteo líquido, tal como leche, nata
o yogur. Asociado a la entrada 4 de producto se encuentra un
dispositivo 5 para dividir el producto entrante en pequeñas gotitas
6. El dispositivo para dividir finamente el producto puede
consistir, por ejemplo, en una cámara distribuidora 7 que, en su
pared inferior 8, tiene un gran número de aberturas o huecos.
Las pequeñas gotitas 6 de producto caen
libremente a través del autoclave 2 y se vuelven a acumular en la
región 3 del fondo cónico del autoclave 2. Cuando se vuelve a
acumular el producto, se forma un volumen de líquido relativamente
grande 9 antes de que el producto abandone el autoclave 2 a través
de la salida 10. Después de esto, el producto es hecho pasar más
allá hasta alguna forma de celda o tubería tampón (no mostrada). En
los infusores convencionales 1 se intenta mantener la acumulación de
líquido a un nivel relativamente constante. La acumulación de
líquido no puede llegar a ser demasiado pequeña, dado que esto puede
conllevar que el producto calentado salpique las paredes interiores
del autoclave 2, lo que puede dar lugar a que el producto se queme
en las paredes.
El infusor 1 incluye además una entrada 11 para
vapor. En la figura 1, la entrada de vapor está situada en la región
inferior del autoclave 2 y dispuesta de tal modo que el vapor se
esparce en el autoclave 2 a través de un cámara distribuidora
concéntrica 12 y un hueco de entrada concéntrico 13.
Alternativamente, la entrada 11 de vapor puede colocarse en la
región superior del autoclave 2, en asociación con la entrada 4 de
producto.
El vapor caliente se esparce dentro del autoclave
2 y las gotitas de producto descendentes 6 se encuentran con el
vapor y son calentadas rápidamente hasta la temperatura deseada. El
tratamiento térmico incluye además la característica de que el
producto se ha de mantener a esta temperatura durante un intervalo
de tiempo dado. Puesto que no ha sido posible calcular el tiempo de
permanencia en el volumen de líquido grande 9, se tiene que, en
lugar de ello, el tiempo de permanencia se ha establecido sobre la
base de que el producto ha atravesado una tubería tampón o una celda
tampón (no mostradas) situadas después del infusor 1.
Un infusor convencional 1 también incluye alguna
forma de entrada 14 para los gases no condensables que se liberen en
relación con el calentamiento del producto. El infusor 1 también
está dotado de una serie de manómetros y termómetros para controlar
el proceso de tratamiento térmico.
Con el fin de evitar la gran acumulación de
líquido incontrolable 9 que siempre tiene lugar en infusores
convencionales 1, el infusor 1 según la presente invención (figura
2) va dotado de un cuerpo cónicamente conformado 15. El cuerpo 15
deberá ser tan liso como sea posible y es adecuadamente una cavidad
vacía para hacer mínimo el peso. El cuerpo o cono 15 está diseñado
de tal manera que ocupa la mayor parte del espacio que constituye el
fondo cónico 3 del autoclave 2. El espacio restante 16 en la región
del fondo 3 del autoclave 2 constituye una celda tampón. Evitando el
gran "volumen muerto" que supone la acumulación 9 de líquido en
un infusor convencional, es posible, como resultado de la celda
tampón integrada según la presente invención, alcanzar tiempos de
permanencia extremadamente cortos para el producto. Hoy en día, la
intención es a menudo - con el fin de mejorar el sabor del producto
- que el producto sea tratado a una alta temperatura,
aproximadamente 150ºC, durante un intervalo de tiempo muy breve del
orden de 1-1,5 segundos.
En el borde superior del cono 15 se encuentran al
menos tres ejes cortos de guía 17 distribuidos alrededor de su
periferia. Los ejes cortos de guía 17 alcanzan la pared del
autoclave 2 e impiden que se incline el cono 15.
El ángulo \alpha del cono del cuerpo 15 puede
ser el mismo que el ángulo \beta del cono del fondo 3, según se
muestra en la figura 2. Alternativamente, el ángulo \alpha del
cono del cuerpo 15 puede ser mayor que el ángulo \beta del cono
del fondo 3 del autoclave 2, según se muestra en las figuras 3 y
4.
El volumen que se acumula en el espacio 16 puede
calcularse matemáticamente y, dimensionando el ángulo \alpha del
cono del cuerpo 15 de modo que se obtenga el flujo deseado a través
del espacio 16, es posible computar un tiempo de permanencia exacto
para el producto que atraviesa el espacio 16. Dimensionando el
ángulo \alpha del cono del cuerpo 15 de modo que sea mayor que el
ángulo \beta del cono de la región del fondo 3, es posible obtener
un caudal de líquido constante a través del espacio 16.
El volumen de la celda tampón también ha de
calcularse y siempre debe existir un cierto volumen pequeño por
encima del cono 15. Esto es para que el producto caliente no se
queme rápidamente cuando las gotitas 6 de producto alcancen el lado
superior 18 del cono 15. De este modo, el producto tendrá un nivel
de líquido mínimo 19, aproximadamente 5-10 mm por
encima del lado superior 18 del cono 15. Asimismo, se incluye un
nivel de líquido máximo 20.
Diseñando el lado superior 18 del cono 15 con un
ligero borde 21 aproximadamente 5-10 mm por encima
del lado superior 18 del cono 15, habrá siempre una superficie de
líquido 5-10 mm por encima del lado superior 18 del
cono 15. Además, en las figuras 3 y 4, el lado superior 18 del cono
15 se ha desviado ligeramente en ángulo desde su centro y hacia el
borde 21 con el fin de obtener un mejor flujo del producto.
El tiempo de permanencia, es decir, el intervalo
de tiempo durante el cual se mantiene el producto a una cierta
temperatura, depende de qué volumen de permanencia está dentro del
infusor. El volumen de permanencia puede variarse de dos maneras o
mediante una combinación de las dos alternativas. Esto se hace, por
un lado, gobernando el nivel de líquido, que se controla por la
medición de una presión diferencial. La medición de la presión
diferencial tiene lugar en un equipo de medición 22 que recibe sus
valores de medición desde dos manómetros 23 y 24. El primer
manómetro 23 está colocado justo por encima del nivel de líquido
máximo 20 y el otro manómetro 24 está situado en la salida 10 de
producto. Calculando un valor normal para la presión diferencial de
cada tiempo de permanencia, es así posible regular sin escalones el
tiempo de permanencia. Una diferencia mayor produce un volumen
aumentado. El volumen es regulado entre un intervalo de tiempo
mínimo cuando la superficie del líquido del producto está situada al
nivel mínimo 19, y un intervalo de tiempo máximo cuando la
superficie del líquido del producto está situada al nivel máximo 20.
El nivel de líquido es controlado por medio de una válvula 30 de
salida colocada en la salida 10 del producto.
Alternativamente, el volumen de permanencia puede
variarse sobre la base de que se mantenga constante el nivel de
líquido 19, 20, pero se eleve o se baje el cono 15 en la región del
fondo 3. Esta regulación puede tener lugar, por ejemplo, según se
muestra en la figura 3 por medio de un dispositivo de conmutación 25
que, a través de un husillo 26, eleva o baja el cono completo 15.
Los ejes cortos de guía 17 aseguran constantemente que el cono 15 se
mantenga en la posición correcta y no se incline lateralmente.
Empleando diferentes ángulos \beta de cono para la parte del fondo
3 según se muestra en las figuras 3 y 4, es posible modificar en
cierto grado el volumen que constituye la celda tampón.
Combinando las dos alternativas y permitiendo que
el nivel de líquido 19, 20 varíe de forma controlada por la presión
diferencial, al mismo tiempo que el cuerpo o cono 15 es elevado o
bajado por medio del dispositivo de conmutación 25, es posible
lograr un mayor alcance de regulación que el proporcionado por las
dos alternativas separadas una de otra.
Según se muestra en la figura 2, la región del
fondo cónico 3 del autoclave 2 puede fabricarse con una pared doble
27. Suministrando en una entrada 28 un refrigerante que puede
evacuarse a través de la salida 29, puede minimizarse la deposición
de producto coagulado sin un efecto de enfriamiento apreciable sobre
la temperatura de salida del flujo que abandona la celda tampón.
Una vez que el producto ya ha sido tratado
térmicamente, es decir que se le ha calentado a una cierta
temperatura predeterminada y se le ha mantenido a esta temperatura
durante un intervalo de tiempo predeterminado dado, el producto debe
enfriarse tan rápidamente como sea posible. Un método sencillo de
enfriar rápidamente el producto se muestra en la figura 2. Habiendo
pasado por la salida 10 y la válvula de salida 30, el producto entra
en un refrigerador de expansión 31. Dado que el espacio ocupado por
el producto se expande rápidamente, la presión cae y la temperatura
disminuirá. Seguidamente, se hace pasar al producto directamente a
una vasija de vacío 32.
La figura 5 muestra el modo en que un infusor 1
se incluye como un componentes en una planta completa de tratamiento
térmico de un producto alimenticio líquido por medio de calor de
infusión. El producto entrante 33 entra en la planta a través de un
depósito de equilibrado 34 y una bomba 35. En una unidad de
tratamiento térmico 36, normalmente un intercambiador de calor de
placas, se calienta previamente el producto a la temperatura
deseada, normalmente 75-82ºC, pero también puede
darse el caso de temperaturas de hasta 120ºC. El producto así
calentado previamente se lleva por un conducto al infusor 1 y se le
trata allí térmicamente de la manera antes descrita.
El producto ya tratado es llevado desde el
infusor 1 hasta una vasija de vacío 32, en la que se retira una vez
más la adición de agua que el producto recibió como resultado del
calentamiento por infusión. A través de un bomba 37 y posiblemente
un homogeneizador 38, el producto es conducido, además, hasta un
refrigerador 39, por ejemplo un intercambiador de calor de placas,
en el que es enfriado a la temperatura deseada. El producto sale
entonces de la planta a través de un conducto 40 para un tratamiento
adicional o para envasado final en envases de consumo.
Como se habrá hecho evidente por la descripción
anterior, la presente invención materializa un aparato en un infusor
que entraña la integración de una celda tampón regulable en un
infusor. El volumen de permanencia puede controlarse y se evita el
volumen de líquido incontrolado que se forma en el fondo de
infusores convencionales. Como resultado de la presente invención,
es más sencillo calcular tiempos de permanencia exactos para el
producto y reducir así el choque térmico al que se somete el
producto, lo cual constituye una contribución favorable al sabor del
producto.
Claims (10)
1. Un aparato en un infusor (1) para un producto
alimenticio líquido, del tipo que incluye un autoclave (2) con un
fondo cónico (3), teniendo el autoclave (2) una entrada (4) para el
producto situada en su región superior, estando dispuesta la entrada
para dividir el producto entrante en el autoclave (2) en pequeñas
gotitas (6), incluyendo además el infusor (1) una salida (10) para
el producto situada en la región inferior del autoclave (2), así
como una entrada (11) para vapor, caracterizado porque el
fondo cónico (3) del autoclave (2) está ocupado, en su mayor parte,
por un cuerpo cónicamente conformado (15), y porque el espacio
restante (16) en el fondo (3) del autoclave (2) constituye una celda
tampón.
2. El aparato según la reivindicación 1,
caracterizado porque el volumen de permanencia del producto
consiste en el producto que permanece en el espacio (16) hasta un
nivel de líquido (19, 20) por encima del lado superior (18) del
cuerpo (15).
3. El aparato según la reivindicación 2,
caracterizado porque el volumen de permanencia puede variarse
debido a que el nivel de líquido (19, 20) puede variar entre un
nivel mínimo (19) y un nivel máximo (20).
4. El aparato según la reivindicación 3,
caracterizado porque el nivel de líquido (19, 20) es regulado
por medio de una válvula (30) de salida colocada en la salida (10)
de producto; y porque la válvula (30) de salida es controlada por
una presión diferencial entre la presión medida por un manómetro
(24) situado en la salida (10) de producto y la presión medida por
un manómetro (23) colocado por encima del nivel máximo (20).
5. El aparato según la reivindicación 3,
caracterizado porque el volumen de permanencia puede variarse
debido a que el cuerpo cónico (15) puede ser movido hacia arriba o
hacia abajo en el fondo cónico (3) del autoclave (2) por medio de un
dispositivo de conmutación (25).
6. El aparato según la reivindicación 2,
caracterizado porque el volumen de permanencia puede variarse
debido a que el nivel de líquido (19, 20) puede variar entre un
nivel mínimo (19) y un nivel máximo (20) al mismo tiempo que el
cuerpo cónico (15) puede ser movido hacia arriba o hacia abajo en el
fondo cónico (3) del autoclave (2) por medio de un dispositivo de
conmutación (25).
7. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el lado superior
(18) del cuerpo (15) está conformado en ángulo desde el centro y
hacia su periferia.
8. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el lado superior
(18) del cuerpo (15) está dotado de un borde (21) a lo largo de su
periferia.
9. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuerpo
(15) está dispuesto para ser mantenido en posición en el fondo
cónico (3) por medio de unos ejes cortos de guía (17).
10. El aparato según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el cuerpo
(15) tiene un ángulo \alpha de cono que es mayor que el ángulo
\beta de cono del fondo cónico (3).
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