ES2222978T3 - Metodo y aparato para esterilizacion y/o pasteurizacion de los medios de crecimiento. - Google Patents
Metodo y aparato para esterilizacion y/o pasteurizacion de los medios de crecimiento.Info
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Abstract
Método discontinuo -o por lotes- de esterilizar por lo menos parcialmente o pasteurizar homogéneamente y por completo un sustrato, en cuyo método: - en una primera etapa, dicho sustrato se carga en un recipiente hueco, cuyo recipiente está provisto de medios para esterilizar por lo menos parcialmente o pasteurizar el sustrato; - en una segunda etapa, el recipiente hueco se hace girar y se suministra energía calorífica al sustrato, durante la rotación del recipiente hueco, el sustrato es transportado hacia un extremo del recipiente hueco en una primera dirección a lo largo de la sección tubular situada en el interior del recipiente, teniendo la sección tubular un primer y un segundo extremo; - en una tercera etapa, el sustrato es descargado desde el segundo extremo de la sección tubular en el interior del recipiente hueco en rotación y es transportado en una segunda dirección opuesta a la dirección en el recipiente hasta que alcanza el primer extremo de la sección tubular; el sustrato transportado en la primera dirección queda separado del sustrato transportado en la segunda dirección por una pared de la sección tubular; y - las etapas segunda y tercera se repiten hasta obtener una esterilización homogénea, por lo menos parcial, o una pasteurización homogénea y completa de dicho sustrato.
Description
Método y aparato para esterilización y/o
pasteurización de los medios de crecimiento.
La presente invención se refiere a un método de
esterilización, por lo menos parcial, o pasteurización de materia
-especialmente orgánica-, como por ejemplo, medios de abono para el
cultivo y capas de nutrientes, en particular para plantas y setas
o champiñones, pero también para otros tipos de desechos tales como
residuos de hospital; y al equipo de implementación de dicho
método.
Las setas o champiñones, (cultivadas o
silvestres) y algunos tipos de plantas, en particular algunas
hortalizas (por ejemplo, las endibias o los tomates), frutas (por
ejemplo, la frambuesa o el kiwi) y árboles frutales, se suelen
cultivar sobre algún tipo de medio de abono o capa de nutrientes
que favorecen su crecimiento o, en su caso, la germinación de las
plantas de semilla. Como sustrato se pueden emplear una gran
variedad de materiales orgánicos: turba, estiércol, serrín, paja,
heno, desechos vegetales (maíz, maderas, etc.), virutas de madera
(por ejemplo, restos de poda de setos), cereales (trigo, centeno,
mijo...) y similares. También las setas se cultivan normalmente
sobre una capa de nutrientes, como por ejemplo turba. Suele ser
necesario esterilizar, por lo menos parcialmente, o pasteurizar por
completo, antes de utilizarlo, con el fin de eliminar bacterias,
gérmenes, microbios, microorganismos o gusanos perniciosos y otros
agentes infecciosos no deseables que pudieren contaminar las setas
y/o el cultivo de plantas en el medio de abono. Además es necesario
enfriar dicho sustrato tras la esterilización o pasteurización, de
modo que pueda ser empaquetado en tal estado de esterilización, o
directamente sembrado, en el caso de las setas.
Para esterilizar o pasteurizar sustancias
orgánicas ya se han descrito varios métodos y aparatos. En general,
se pretende pasteurizar materias orgánicas de modo que mantengan o
continúen proporcionando una cierta cantidad de humedad. Un
dispositivo simple se describe en el documento de patente US
4,915,606, que consiste en introducir el medio de abono para el
cultivo en un horno de vapor. Sin embargo, esta aproximación
requiere un tiempo considerablemente largo para que la
esterilización penetre hasta las partes más internas de las piezas
más grandes del medio de abono. Sería mucho más efectivo partir las
piezas del medio de abono en pedazos pequeños y remover
continuamente. Este método se ha intentado parcialmente en un
aparato descrito en el documento BE 890 468. Este método se sirve
de un simple tambor giratorio para revolver la materia. Los
documentos GB 2 002 645, DE 43 15 660 y DE 699 387 proponen añadir
además una hélice de palas interna, que proporciona una agitación
del medio más activa. Un refinamiento de este método se describe en
el documento EP 276645, que consta de una hélice dispuesta en
posición central que actúa en una cubeta y el material se descarga
desde el tambor hueco exterior por inversión de la dirección de giro
de la hélice.
Ninguna de las máquinas descritas arriba
proporciona una reproductibilidad satisfactoria de la
uniformización de la esterilización o pasteurización del medio de
abono para el cultivo. No está garantizado que pequeños volúmenes
de la materia procesada queden adecuadamente pasteurizados.
Una alternativa consiste en intentar y procesar
materiales en un tubo alargado con un tornillo o husillo en su
interior, como se publica en los documentos EP 931 553, US
5,406,747 o JP 4045719. Dicho aparato puede garantizar que la
materia pase por un recorrido bien definido por el que la materia
sea continuamente removida por un tornillo transportador. Un
inconveniente de este método es que se requiere un tubo muy largo
(o varios) o que se obtiene una esterilización o pasteurización muy
pobre de la materia para tiempos de exposición a la esterilización
o pasteurización apreciables. Tales longitudes del tubo no son
adecuadas para los espacios de producción limitados de que suelen
disponer las empresas pequeñas o medianas. El documento de patente
WO 98/48853 propone como solución parcial a estos problemas,
emplear dos tubos formando ángulo el uno con el otro y una cámara
de recepción situada en la unión de los dos tubos para permitir un
tiempo de exposición de la materia. Sin embargo, el conjunto total
de la máquina continúa ocupando un espacio muy grande en
comparación con el volumen relativamente pequeño que ocupa la
cámara, y el resultado del proceso sobre la materia continúa siendo
aún pobre. La gran área de superficie caliente que queda expuesta
origina grandes pérdidas de calor, con lo que la eficiencia
calórica resulta baja.
El objetivo de la presente invención es resolver
los problemas referidos arriba de un modo simple y fiable y sin
tener que recurrir a dispositivos de coste elevado o mantenimiento
difícil, a pesar de que la confusa variedad de soluciones fallidas
conocidas no proporciona ninguna indicación clara hacia una
dirección de desarrollo preferente.
Un primer objetivo de la presente invención
consiste, pues, en proporcionar un método simple, fiable
(reproducible) y efectivo (producción máxima en el mínimo tiempo)
para esterilizar -por lo menos parcialmente- o pasteurizar por
completo un sustrato como pueda ser un medio de abono para cultivo
de plantas o setas, y a continuación enfriar el sustrato
esterilizado o pasteurizado para poderlo empaquetar o sembrar en
dicho estado de esterilización.
Un segundo objetivo de la presente invención
consiste en proporcionar un equipo de esterilización -por lo menos
parcial- o pasteurización completa de un sustrato como un medio de
abono para cultivo de plantas o setas, cuya instalación,
mantenimiento y uso resulten económicos. Más en concreto, el
objetivo de la presente invención es conseguir un aparato cuyo
diseño simplifique al máximo las partes mecánicas y que, a la vez,
minimice la potencia requerida para su funcionamiento.
El presente inventor ha constatado que no es
posible obtener una pasteurización adecuada si el tiempo de
tratamiento/proceso del medio de abono para cultivo varía
significativamente para distintas porciones del medio en una misma
carga. El presente inventor ha establecido por primera vez por qué
las máquinas comerciales disponibles basadas en mecanismos
giratorios adolecen de este problema y ha desarrollado una solución
que ha sido ampliamente probada. El diseño de estos equipos
comerciales es tal que distintas partes de la materia que se
procesa experimentan diferentes niveles de pasteurización o
esterilización, es decir, menor tiempo de pasteurización para unas
que para otras. El resultado es una pasteurización incompleta de
aquellas partes y una calidad pobre (inhomogénea) de la materia
procesada correspondiente.
En un primer aspecto, la presente invención
proporciona un método discontinuo -o por bloques- de esterilización
por lo menos parcial y pasteurización completa homogénea de un
sustrato como los que se definen en la reivindicación 1 adjunta;
dicho método consiste en:
- -
- en una primera etapa, dicho sustrato se carga en un recipiente hueco que debe estar provisto de los elementos necesarios para la esterilización -por lo menos parcial- y la pasteurización completa del sustrato;
- -
- en una segunda etapa, se hace girar el recipiente hueco a la vez que se suministra energía calorífica al sustrato; durante la rotación del recipiente, el sustrato se traslada por una sección tubular con dos extremos (primero y segundo), situada en el interior del recipiente hueco, en sentido hacia el primer extremo del recipiente;
- -
- en una tercera etapa, el sustrato se descarga desde el segundo extremo de la sección tubular al interior del recipiente hueco giratorio, y se traslada, en sentido opuesto al de la etapa anterior, por el recipiente hasta alcanzar el primer extremo de la sección tubular; el sustrato transportado en el primer sentido queda, de este modo, separado del sustrato trasladado en el sentido contrario por una pared de la sección tubular, y
- -
- las etapas segunda y tercera se repiten hasta obtener una esterilización -por lo menos parcial- o una pasteurización completa homogéneas de dicho sustrato.
Preferentemente, el sustrato se introduce por un
extremo del recipiente hueco adyacente al primer extremo de la
sección tubular. Opcionalmente, también se puede introducir en o
junto con el sustrato, algún fluido para mantenerla húmeda. El
recipiente hueco puede estar cerrado herméticamente durante el
proceso, lo cual permite la presurización del recipiente. Para
retirar el sustrato procesado, preferentemente después de someterlo
a una etapa interna o externa de enfriamiento, se descarga de la
máquina para su empaquetamiento subsiguiente en el estado de
esterilización o, si el sustrato es un medio de abono para el
cultivo de setas, para su siembra en una cámara esterilizada. En
una variante ventajosa del método, de acuerdo con esta invención,
el medio de abono para el cultivo de setas esterilizado o
pasteurizado puede ser sembrado dentro mismo del aparato, una vez
enfriado, antes de descargarlo de la máquina.
En una primera forma de realización preferente
del método, de acuerdo con esta invención, el transporte del
sustrato en ambos sentidos es concéntrico y, más exactamente,
coaxial con el eje de rotación del recipiente. En otra forma de
realización preferente del método, el primer extremo de la sección
tubular dispone de una abertura que permite el acceso del sustrato
al dispositivo de transporte en el interior de la sección tubular
y, de este modo, transferirlo a la sección tubular. Esta abertura
puede estar provista por la parte superior de una cubeta que
envuelva parcialmente el dispositivo de transporte. La cubeta y la
sección tubular son preferentemente coaxiales. La longitud de
abertura superior de la cubeta comparada con la longitud de la
sección tubular es tal que permite obtener una pasteurización
homogénea. La longitud de esta abertura define la facilidad de
acceso a la sección tubular y puede por ello determinar los tiempos
de exposición en la sección tubular y/o en el recipiente
hueco.
Según la temperatura de pasteurización que se
desee y, opcionalmente, la altitud a la que el método se lleve a
cabo, las segunda y tercera etapas del método, según esta invención,
se llevan a cabo preferentemente a una presión ligeramente superior
a la presión atmosférica. Un modo sencillo de conseguirlo consiste
en introducir un fluido que mantenga la humedad en el interior del
recipiente hueco cerrado herméticamente antes de calentarlo -el
vapor generado por el calentamiento del líquido elevará la presión
del recipiente-. Con el fin de ahorrar tiempo, sin embargo, es
preferible introducir el fluido humidificador a alta temperatura;
de este modo se reduce el tiempo de calentamiento al inicio y, por
lo tanto, el tiempo de proceso total. Por ejemplo, si se emplea agua
como líquido humidificador, el agua hirviendo se puede introducir
en el recipiente al principio.
En una forma de realización preferente del
método, según esta invención, la sección tubular es preferentemente
coaxial con el eje de rotación del recipiente e incluye en su
interior un dispositivo de transporte, por ejemplo, un tornillo
transportador. En el contexto de la presente invención, la
expresión "sección tubular" significa cualquier conducto,
independientemente de la forma de su sección transversal
(triangular, cuadrada, rectangular, pentagonal, hexagonal,
circular, ovalada, elíptica, poligonal o cualquier otra). Si es
preciso, la pared de la sección tubular puede ser perforada siempre
y cuando el número y/o el tamaño de los agujeros no interfiera con
la función principal de la sección, I que es la separación de los
flujos de materia transportados en sentidos opuestos, es decir, los
agujeros no deberían permitir que se mezclaran los dos flujos. La
partición tubular debe tener preferentemente una sección
transversal que impida las obstaculizaciones en la sección tubular.
Por ejemplo, la sección tubular puede tener una sección
transversal con estrías angulosas o acanaladuras en el interior de
la pared para evitar que el sustrato se pegue a las paredes (y no
circule) de la sección tubular.
El dispositivo de transporte en la sección
tubular será preferentemente de sentido reversible, como un
tornillo transportador. La velocidad de rotación del recipiente
hueco y la del dispositivo de transporte de la sección tubular
pueden ser iguales o distintas, pero serán preferentemente
ajustables. Además, la velocidad del dispositivo de transporte en
el interior de la sección tubular puede ser cambiada durante el
proceso y, en particular, el transporte puede ser detenido cuando
el operario de la máquina se dé por satisfecho con la homogeneidad
alcanzada. Sin embargo, la velocidad de rotación del recipiente
(expresada en revoluciones por minuto o r.p.m.) se suele ajustar de
modo que sea inferior a la del dispositivo de transporte. A modo de
ejemplo solamente, la velocidad de rotación del recipiente puede
estar en un rango de velocidades entre 0,5 r.p.m. hasta 5 r.p.m.
aproximadamente, y la del dispositivo de transporte puede alcanzar
hasta aproximadamente 100 r.p.m., en función de los diversos
factores, como el diámetro. Los elementos para la esterilización
por lo menos parcial o la pasteurización del sustrato se hallan
preferentemente alojados en una parte del aparato de tal modo que
la esterilización por lo menos parcial o la pasteurización
empiece, como tarde, durante la tercera etapa del proceso, de
acuerdo con la invención, y preferentemente, ya en la segunda
etapa. Esto se consigue convenientemente si, por ejemplo, se
provee al aparato de equipamiento que mantenga la pared interna del
recipiente hueco y/o la superficie o el interior mismo de la
sección tubular a la temperatura de esterilización o
pasteurización, tal y como se describe con mayor detalle más
adelante. No obstante, el aparato puede disponer de otro tipo de
equipamiento como, por ejemplo, un dispositivo de inyección de
vapor.
Las dimensiones de los diversos componentes del
aparato, en particular las dimensiones longitudinales y
transversales, como la longitud y el diámetro -en el caso de un
recipiente hueco-, o las anchuras; y las velocidades de rotación
del recipiente hueco y del dispositivo de transporte en su
interior, se elegirán de modo que su funcionamiento conjunto
proporcione unos tiempos de exposición efectivos a unas condiciones
de esterilización o pasteurización uniformes para todas las
fracciones de sustrato en todas las partes de la máquina durante
todo el proceso, que contribuyan a un producto final homogéneo de
calidad.
En el contexto de la presente invención, la
expresión "fluido humidificador" designa un fluido gaseoso o
preferentemente líquido que se pueda mezclar con el sustrato y cuya
mezcla homogénea pueda constituir un medio de abono para el cultivo
que pueda ser pasteurizado por completo o esterilizado por lo
menos parcialmente. Por ejemplo, el fluido puede ser agua a una
temperatura desde los 5ºC hasta aproximadamente los 95ºC, o vapor.
La cantidad de fluido humidificador empleado vendrá determinada por
la naturaleza del sustrato (que varía considerablemente de un
medio de abono a otro), por la cantidad de humedad del sustrato
antes de ser cargado en la máquina giratoria cerrada
herméticamente, y por la textura requerida para facilitar el
transporte del sustrato humidificado en la máquina. A modo de
ejemplo, la cantidad de fluido humidificador introducido es
preferiblemente tal que la proporción de materia seca en la máquina
giratoria cerrada herméticamente sea de aproximadamente un 20%
hasta un 60% en peso, es decir, que la relación de pesos de
agua/sustrato sea de aproximadamente 2:3 hasta aproximadamente 4:1.
Según la naturaleza del sustrato que se vaya a tratar con el método
presentado en esta invención, no siempre es necesario alcanzar
condiciones de esterilización completa.
En un segundo aspecto, la presente invención
proporciona un aparato para esterilizar -por lo menos parcialmente-
o pasteurizar un sustrato como un medio de abono para el cultivo de
plantas o setas; dicho aparato está definido en la reivindicación
12 e incluye:
- -
- un recipiente hueco con elementos para su rotación sobre un eje, y elementos para la esterilización -por lo menos parcial- o la pasteurización del sustrato;
- -
- una abertura para introducir el sustrato en el interior del recipiente;
- -
- un dispositivo de transporte del sustrato en un sentido inicial, que abarque una parte importante del interior del recipiente hueco;
- -
- una partición tubular que envuelva el primer dispositivo de transporte cuya pared constituya un separador entre una zona comprendida por el interior de la partición tubular y la zona comprendida entre dicha partición tubular y la pared interna del recipiente hueco,
- -
- medios de descarga del sustrato esterilizado por lo menos parcialmente o pasteurizada por completo, desde la partición tubular a un espacio vacío del recipiente hueco, y
- -
- un segundo dispositivo de transporte que conduzca el sustrato descargado desde la partición tubular por un recorrido en sentido contrario al primero.
Además, el recipiente puede estar provisto de
algún dispositivo que permita la introducción de fluido
humidificador en el interior del recipiente. El recipiente dispone
preferentemente de medios para la descarga del sustrato tras el
proceso. El recipiente, además, puede estar cerrado herméticamente
durante el proceso, por ejemplo, mediante una válvula dispuesta en
un extremo del recipiente (preferiblemente el mismo extremo por
donde se lleva a cabo la carga) que permita cargar el sustrato y/o
la descarga del sustrato pasteurizado o esterilizado.
Por motivos de eficiencia, la partición tubular y
el recipiente hueco son alargados y, por ejemplo, cilíndricos o
cuasicilíndricos, paralelepipédicos o cuasi paralelepipédicos; y el
método de la invención se lleva a cabo preferiblemente con el eje
de rotación del recipiente en posición esencialmente horizontal o
con una inclinación inferior a 25º y, por ejemplo, 5 o 10º hacia
abajo en dirección al primer extremo de la sección tubular.
Como previamente se ha indicado con respecto al
método que conforma el primer aspecto de la presente invención, la
partición separadora del equipo descrito arriba es una partición
tubular, como un pasaje tubular cuyo eje longitudinal es paralelo o
coaxial al eje de rotación del recipiente, y separa, por un lado,
la zona para el transporte del sustrato por dentro del pasaje
tubular, y por el otro, la zona para el transporte del sustrato por
fuera del pasaje tubular en sentido contrario, entre éste y la
pared interna del recipiente.
Los medios para introducir un fluido
humidificador toma preferiblemente la forma de una simple tubería
de entrada para la introducción de dicho fluido en el recipiente,
por ejemplo, un tubo en el extremo del recipiente opuesto al
dispositivo para carga y descarga del sustrato. Los medios para
esterilizar por lo menos parcialmente o pasteurizar por completo el
sustrato pueden consistir, por ejemplo, en -por lo menos- una
camisa para la circulación de un fluido caliente, como por ejemplo
vapor o agua mantenida aproximadamente a una temperatura entre los
60ºC y los 140ºC, dispuesta sobre la pared del recipiente. Los
mismos medios se pueden emplear, tras la esterilización o
pasteurización del sustrato, para enfriar el sustrato esterilizado
o pasteurizado haciendo circular algún fluido frío, como puede ser
agua mantenida aproximadamente a una temperatura de entre 5ºC y
30ºC (dependiendo de las condiciones climáticas locales), durante
el tiempo necesario para que el sustrato se enfríe hasta una
temperatura compatible con el empaquetado en condiciones de
esterilización, o con la siembra, en caso de que el sustrato
constituya un medio de abono para el cultivo de setas.
En una forma de realización preferente de la
invención, el dispositivo de transporte pasa por un agujero en el
extremo del recipiente. Al invertir su sentido, el sustrato
procesado se puede descargar desde el recipiente por este agujero.
En otra variante de la presente invención, la sección tubular
definida por la partición tubular puede proveerse de medios para la
esterilización o pasteurización del sustrato humidificado, por
ejemplo, una camisa que envuelva dicha sección tubular por la mayor
parte de su longitud para la circulación de un fluido caliente,
como previamente se ha definido, con el objetivo de incrementar la
superficie de contacto y, por lo tanto, la transferencia de calor
entre el sustrato que se esteriliza o pasteuriza y dicho fluido
caliente, con lo que se incrementa la eficiencia de la operación. Si
es preciso, la camisa de circulación de fluido caliente en torno a
la sección tubular puede comunicarse con la camisa sobre la pared
del recipiente para esterilizar o pasteurizar el sustrato
humidificado, o puede incluso reemplazarlo.
De acuerdo con la presente invención, el
dispositivo de transporte puede ser un tornillo transportador o una
espiral transportadora. De acuerdo con la presente invención, el
dispositivo de transporte ha de disponer preferiblemente de un
mecanismo de tracción reversible tal como un motor; por ejemplo, un
motor eléctrico o hidráulico reversible.
A continuación se va a describir la invención con
referencia a los esquemas adjuntos que se proponen a modo de
ejemplo solamente y sin intención de limitar la presente
invención.
La Figura 1 es un esquema de una vista parcial en
alzado de un corte lateral de un aparato según una forma de
realización de la presente invención.
Las Figuras 2a, b, c, d muestran secciones
transversales de diversas partes del recipiente como la cubeta y
algunas secciones tubulares de la forma de realización de la figura
1.
La presente invención se va a describir en
relación con unas determinadas formas de realización y esquemas, lo
cual no representa ninguna limitación a otras formas de
realización, pues éstas se establecen solamente en las
reivindicaciones. La presente invención se va a describir
principalmente en referencia a la pasteurización de medios de abono
para el cultivo de setas, pero no está limitada a este uso, sino
que también puede incluir esterilización de desperdicios, como los
desechos de hospital.
Un aparato para esterilización parcial o
pasteurización de acuerdo con una forma de realización de la
presente invención puede ser descrito en referencia a la Figura 1.
El aparato comprende un recipiente hueco, es decir, recipientes de
forma cilíndrica (1a) que puede girar alrededor de un eje de giro
inclinado o completamente horizontal. El giro del recipiente se
puede conseguir por medio de dos pares de ruedas motrices (15a) y
(15b) fijadas en sus respectivos soportes (18a) y (18b). El
recipiente (1a) tiene en un extremo un sistema que incluye
preferentemente una válvula de cierre hermético (5) para cargar la
materia que se va a esterilizar o pasteurizar (desde un sistema de
transporte y/o almacenamiento, como por ejemplo una tolva, no
mostrada en la Figura 1). El cierre entre el sistema de carga y el
recipiente (1a) puede estar provisto de una junta giratoria (8).
Debajo de la válvula (5), un dispositivo de transporte, como por
ejemplo un tornillo de Arquímedes o una espiral transportadora (2),
sujeto de algún modo -en este ejemplo, un cono (19) y un cojinete
(9b) fijo en dicho cono- para que gire solidariamente con el
recipiente (1a), se extiende por casi toda la longitud del
recipiente (1a) y por toda la longitud del ya mencionado sistema de
carga. Este dispositivo de transporte se va a encargar del
transporte controlado y regular de la materia. El cojinete (9b)
mantiene el tornillo de Arquímedes (2) en su posición y tolera
cualesquiera expansiones diferenciales entre los componentes. El
extremo de un tornillo de Arquímedes (2) en el mismo extremo que el
sistema de carga está guiado por un motor hidráulico o eléctrico
reversible (7). La válvula de cierre entre el sistema de carga y el
eje impulsado por el motor (7) dispone de una junta giratoria (9a)
con un cojinete. Una cubeta cilíndrica (3) coaxial con el tornillo
de Arquímedes (2) y de radio ligeramente mayor que el del tornillo
de Arquímedes (2) recibe la materia que se va a esterilizar o
pasteurizar desde el sistema de carga. La cubeta se sujeta al
bastidor (14) por algún tipo de soporte (20). Un pasaje tubular (4)
fijo al recipiente (1a) por medio de algún medio de fijación (21a)
y (21b) es coaxial con el tornillo de Arquímedes (2) y su radio es
por lo menos igual que el de la cubeta (3). El pasaje tubular (4)
se extiende por la mayor parte de la longitud del recipiente (1a)
y se puede sobrepasar ligeramente el extremo de la cubeta (3). El
pasaje tubular tiene la parte superior abierta, y la longitud de
dicha abertura es preferentemente inferior a la longitud del
pasaje tubular.
Además, la pared del recipiente (1a) puede
disponer de una camisa (1b) para la circulación de agua, vapor o
algún otro fluido calorífico, como aceite caliente. La camisa está
hecha preferentemente de material resistente a la corrosión, según
la composición, la temperatura y las características del fluido
circulante. La camisa (1b) dispone de una boquilla de entrada (11),
por ejemplo conectada a una fuente de suministro de agua, y una de
salida (12) en el mismo extremo o en el otro extremo del recipiente
(1a). Estas boquillas están dispuestas convenientemente en
extremos opuestos al extremo de carga de la materia que se va a
esterilizar o pasteurizar. El cierre entre el sistema de
inyección/circulación del fluido (10, 11, 12) y el recipiente (1a)
está provista de una junta giratoria (13) hecha de un material
capaz de resistir la temperatura del fluido circulante durante un
intervalo de tiempo largo. Los materiales adecuados incluyen goma
natural, goma butilo, politetrafluo-roetileno (por
ejemplo, Teflón®), bronce o cerámica. El aparato de acuerdo con la
invención incluye además un tubo (10) para la admisión del fluido
al interior del recipiente (1a), preferentemente localizado en el
extremo del recipiente (1a) opuesto al extremo de carga de la
materia para esterilizar o pasteurizar, es decir, cerca de las
boquillas de entrada (11) y de salida (12) para la circulación del
fluido calorífico. Por último, la Figura 1 muestra dos pares de
células de carga (16a) y (16b) para pesar el agua y el medio de
abono para cultivo que va a ser tratado en el recipiente. Aunque la
presente invención se ha descrito en referencia a una camisa para
el calentamiento 1b, es posible también emplear algún otro
dispositivo de calentamiento, como la inyección de vapor, radiación
infrarroja o calentamiento eléctrico directo por medio de elementos
calefactores adjuntos a la pared del recipiente.
El tornillo de Arquímedes (2) gira dentro del
pasaje tubular (4); gira por sí mismo al mismo tiempo que el
recipiente (1a), mientras que la cubeta (3) permanece estacionaria.
El pasaje tubular (4) está definido por una pared que constituye
una separación entre la zona de transporte hacia la parte anterior
(interior del pasaje) y la zona de transporte hacia la parte
posterior (exterior del pasaje, entre éste y la pared interna de la
camisa para la circulación del agua (1b)). La pared que define la
sección tubular puede ser sólida o estar perforada. Sin embargo, si
está perforada, el número y el tamaño de los agujeros no debe
interferir en la función principal de separación de los flujos de
materia hacia la parte anterior y posterior de la máquina, por
ejemplo, los agujeros no deben permitir que los dos flujos se
mezclen efectivamente. Los agujeros deberían ser lo suficientemente
pequeños para que la materia no se salga del pasaje tubular hacia
el recipiente hasta que ésta haya alcanzado el extremo del pasaje
tubular (4). En las Figuras 2a, b y c se muestra el detalle de
algunas secciones transversales del pasaje tubular. Como se ve en
la Figura 2b, la sección transversal del pasaje tubular puede estar
provista de estrías u otras formas angulosas que eviten
obstaculizaciones del tornillo (2) en el pasaje tubular.
Una segunda válvula de cierre (6) cerca del
sistema de carga y debajo del tornillo de Arquímedes (2) se emplea
para descargar la materia esterilizada o pasteurizada desde el
recipiente, después de haberse enfriado hasta la temperatura
ambiente, invirtiendo el sentido de giro del tornillo de
Arquímedes. La materia puede descargarse en una estancia
esterilizada (17) desde la cual un sistema de transporte (no
mostrado en la Figura 1) permita trasladarla hacia algún
dispositivo de empaquetamiento tal como una máquina de empaquetar.
La junta giratoria (8), las válvulas (5, 6) y la cubeta (3) pueden
estar integradas en una sola pieza del equipo. En otras variantes
de la forma de realización que se muestra en la Figura 1, la
boquilla de admisión del fluido caliente (10) puede estar situada
en otras posiciones, por ejemplo, entre las válvulas de cierre (5)
y (6).
El aparato funciona de la manera siguiente: en
una primera etapa, un fluido humidificador, como por ejemplo agua
caliente, cuyas cantidad y temperatura se habrán determinado de
antemano según la naturaleza y el contenido en humedad de la
materia que vaya a ser procesada, se introduce en el recipiente
(1a) por la boquilla de admisión (10) y los pares de células de
carga (16a) y (16b) determinan el incremento de peso. Durante este
tiempo, por la boquilla de entrada (11) se introduce agua caliente
o, en los casos que lo permitan, aceite caliente o algún otro
fluido caliente y se hace circular por la camisa (1b) hacia la
boquilla de salida (12). En una segunda etapa, la materia sólida que
va a ser parcialmente esterilizada o pasteurizada, por ejemplo, un
medio de abono para el cultivo de plantas o setas, se carga en el
recipiente (1a) por la válvula de cierre (5) desde el sistema de
transporte (no mostrado en la Figura 1). Al mismo tiempo, el motor
(7) pone en marcha el tornillo de Arquímedes (2) en el sentido de
rotación correspondiente al transporte de la materia desde la zona
de carga hacia el extremo opuesto en el interior del recipiente. La
rotación del tornillo recoge y transporta la materia que se acaba
de cargar en el recipiente hacia y a través de la cubeta (3) y, a
continuación, a través del pasaje tubular (4). En el extremo
opuesto del pasaje tubular (4), cerca de la boquilla de admisión
(10), el material se descarga al interior del espacio hueco del
recipiente. Entonces, la materia es transportada hacia la parte
posterior siguiendo una trayectoria en sentido contrario por una
parte principal del volumen anular, comprendida entre el pasaje
tubular (4) y la pared de la camisa (1b), por medio de la rotación
de la última. La pared interna del recipiente hueco dispone también
de otro dispositivo de transporte como, por ejemplo, unas palas de
espiral inclinadas (22) que ayuda en este movimiento hacia atrás.
Este movimiento en sentido contrario se lleva a cabo
preferentemente de manera controlada y regular. Además, este
segundo sistema de transporte debería permitir preferentemente el
volcado de la materia. Cuando la materia alcanza el primer extremo
del recipiente (1a) entra en la cubeta (3) por la abertura en su
parte superior. Para esta entrada puede ayudar la existencia de
ciertos dispositivos como por ejemplo las palas (23) que se
muestran esquemáticamente en la Figura 2d en sección transversal.
En el volumen anular comprendido entre el pasaje tubular y la pared
interna del recipiente, al que se puede referir como "zona de
transporte hacia el fondo", la temperatura de la materia sólida
humidificada se cambia o se mantiene a un valor adecuado para su
esterilización o pasteurización, por medio de agua caliente, vapor,
aceite, u otro fluido caliente que circule por la camisa (1b). En
el extremo de este transporte y debido a la rotación del
recipiente (1a), la materia que retorna esterilizada o pasteurizada
cae y se deposita en la cubeta (3), el tornillo de Arquímedes (2)
la transporta de nuevo hacia la parte delantera del recipiente
(1a), y de este modo la materia se recicla. De esta forma, la
materia sólida se mezcla de manera constante y completa en el
recipiente (1a), en particular al caer en la cubeta (3) y ser
transportada hacia la parte delantera por el tornillo de Arquímedes
(2) en el interior del pasaje tubular (4), mientras que
simultáneamente tiene lugar la esterilización o pasteurización como
resultado de la temperatura y duración de la operación. De acuerdo
con uno de los aspectos de la presente invención, la materia es
transportada por un pasaje tubular en una primera etapa y devuelta
por volcado al inicio del pasaje tubular, en donde la materia
volcada no puede volver a caer en el interior de la sección tubular
y repetir el ciclo. Esta combinación produce una esterilización y
pasteurización uniformes, ya que toda la materia está obligada a
recorrer el mismo trayecto. Por otra parte, sin embargo, el tamaño
del recipiente es pequeño, de modo que el uso de todo su volumen
resulta eficiente y la superficie caldeada, mínima.
Según la naturaleza de la materia sólida tratada,
cuando se considera que la esterilización o pasteurización ya es
suficiente, el fluido caliente que circula por la camisa (1b) se
reemplaza por fluido frío, si es necesario, con el recipiente (1a)
todavía girando. De este modo, la materia esterilizada o
pasteurizada se enfría antes de ser descargada o, en el caso de
medios de abono para el cultivo de setas, antes de sembrar en dicho
estado de esterilización con la cantidad habitual de medio de
crecimiento -desde aproximadamente 0,5% hasta alrededor de 5% en
peso del medio de abono para el cultivo. Un aspecto de la presente
invención es una etapa de enfriado llevada a cabo en el recipiente
cerrado herméticamente 1, es decir, una etapa de enfriado en estado
de esterilización.
A continuación, el motor (7) invierte el sentido
de giro del tornillo de Arquímedes (2) para trasladar la materia
esterilizada o pasteurizada y enfriada desde la cubeta (3) hacia la
estancia esterilizada (17) por la válvula (6). Al girar el
recipiente y funcionar el tornillo (2) en sentido contrario, se
descarga toda la materia del recipiente.
Como alternativa a las formas de realización que
se acaban de explicar, también es posible, sin salir del ámbito
definido en la presente invención, humidificar el sustrato a
esterilizar o pasteurizar antes de introducirlo en el recipiente
(1a) por la válvula de cierre (5) o entre las válvulas de cierre
(5) y (6), en cuyo caso la boquilla de admisión de fluido (10) no
es de utilidad y puede ser omitida.
Aunque la invención se ha mostrado y descrito en
referencia a unas formas de realización preferentes, los expertos
en la materia deben entender que son posibles diversos cambios o
modificaciones en la forma y los detalles sin que ello escape al
ámbito y espíritu de esta invención. Por ejemplo, el recipiente
puede estar presurizado durante el proceso, por ejemplo por
introducción de aire a presión o porque la válvula de cierre esté
herméticamente cerrada durante el calentamiento, lo cual
incrementará automáticamente la presión.
Claims (25)
1. Método discontinuo -o por lotes- de
esterilizar por lo menos parcialmente o pasteurizar homogéneamente
y por completo un sustrato, en cuyo método:
- -
- en una primera etapa, dicho sustrato se carga en un recipiente hueco, cuyo recipiente está provisto de medios para esterilizar por lo menos parcialmente o pasteurizar el sustrato;
- -
- en una segunda etapa, el recipiente hueco se hace girar y se suministra energía calorífica al sustrato, durante la rotación del recipiente hueco, el sustrato es transportado hacia un extremo del recipiente hueco en una primera dirección a lo largo de la sección tubular situada en el interior del recipiente, teniendo la sección tubular un primer y un segundo extremo;
- -
- en una tercera etapa, el sustrato es descargado desde el segundo extremo de la sección tubular en el interior del recipiente hueco en rotación y es transportado en una segunda dirección opuesta a la dirección en el recipiente hasta que alcanza el primer extremo de la sección tubular; el sustrato transportado en la primera dirección queda separado del sustrato transportado en la segunda dirección por una pared de la sección tubular; y
- -
- las etapas segunda y tercera se repiten hasta obtener una esterilización homogénea, por lo menos parcial, o una pasteurización homogénea y completa de dicho sustrato.
2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que el transporte del sustrato en la segunda etapa en la primera
dirección en el interior de la sección tubular se efectúa por medio
del dispositivo de transporte situado sustancialmente en el
interior de dicha sección tubular.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, en
el que el sustrato es descargado desde el recipiente por inversión
de la dirección del dispositivo de transporte.
4. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que durante el transporte en la
segunda dirección, el sustrato es sometido a un volcado.
5. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que el sustrato completa y
homogéneamente pasteurizado o por lo menos parcialmente
esterilizado es sometido a una etapa de enfriado en el
recipiente.
6. Método de acuerdo con cualquier reivindicación
anterior que además incluya la etapa de introducir un fluido para
humidificar dicho sustrato.
7. Método de acuerdo con la reivindicación 6, en
el que la cantidad de fluido humidificador introducido, en la
primera etapa es tal que la concentración de materia seca en la
máquina giratoria cerrada herméticamente es de aproximadamente un
20% hasta un 60% en peso.
8. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente hueco está
herméticamente cerrado durante la esterilización o
pasteurización.
9. Método de acuerdo con cualquier reivindicación
anterior, en el que el sustrato es una materia orgánica.
10. Método de acuerdo con la reivindicación 9,
en el que el sustrato es un medio de abono para el cultivo o
nutriente.
11. Método de acuerdo con la reivindicación 10,
en el que el medio de crecimiento se siembra en el medio de abono
para el cultivo en el interior del recipiente, después de haber
sido enfriado, antes de la etapa de descarga del recipiente.
12. Aparato para la esterilización, por lo menos
parcial, o la pasteurización de un sustrato, que incluye:
- -
- un recipiente hueco provisto de medios para su rotación sobre un eje de rotación, y de medios para la esterilización por lo menos parcial o la pasteurización completa del sustrato;
- -
- una abertura de carga para introducir el sustrato en el recipiente;
- -
- un primer dispositivo de transporte del sustrato en una primera dirección y que se extiende a lo largo de una parte sustancial del interior del recipiente hueco;
- -
- una partición tubular que rodea el primer dispositivo de transporte, y que tiene una pared que forma un separador entre una zona que comprende el interior de la partición tubular y una zona comprendida entre dicha partición tubular y la pared interior del recipiente hueco,
- -
- medios para descargar el sustrato pasteurizado o por lo menos parcialmente esterilizado de la partición tubular al interior vacío del recipiente hueco, y
- -
- un segundo dispositivo de transporte que conduzca el sustrato descargado desde la partición tubular por un recorrido en una segunda dirección opuesta a la primera dirección.
13. Aparato de acuerdo con la reivindicación 12,
en que la partición tubular se extiende por lo menos en la mayor
parte de la longitud del primer dispositivo de transporte.
14. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 ó 13, que incluye además medios para introducir un fluido
humidificador en el recipiente.
15. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 14, que incluye además medios para la descarga del sustrato
desde el recipiente.
16. Aparato de acuerdo con la reivindicación 15,
en el que los medios de descarga incluyen un trayecto reversible
para el primer dispositivo de transporte.
17. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 16, en el que el recipiente está provisto de
medios para el cierre hermético durante el proceso.
18. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 17, en el que la partición tubular y el recipiente hueco son
alargados, cilíndricos o cuasicilíndricos, paralelepípedos o
cuasiparalelepípedos.
19. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 18, en el que la partición tubular incluye medios para evitar
la obstaculización del sustrato en la partición tubular.
20. Aparato de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 19, en el que el eje de rotación del
recipiente es esencialmente horizontal o con una inclinación de
menos de 25º y preferentemente, menos de 10º.
21. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 20, los medios para esterilización o pasteurización del
sustrato incluyen una camisa para la circulación de fluido en torno
a la partición tubular y/o una envolvente para la circulación de
fluido sobre una pared del recipiente.
22. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 21, en el que el primer dispositivo de transporte es un
tornillo o una espiral transportadora.
23. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 22, que además incluye un segundo dispositivo de transporte
para el transporte del sustrato en la segunda dirección.
24. Aparato de acuerdo con la reivindicación 23,
en el que el segundo dispositivo de transporte está adaptado para
permitir que se remueva el sustrato en el recipiente.
25. Aparato de acuerdo con las reivindicaciones
12 a 24, en el que el primer dispositivo de 5 transporte está
parcialmente rodeado por una cubeta que es coaxial con la partición
tubular.
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