ES2288531T3 - Digestor. - Google Patents

Abstract

Digestor para la fabricación de masa para dulces en forma de un cambiador de calor de haz de tubos, con un haz de tubos (4) por los que ha de fluir el medio calefactor que se hallan muy cerca unos de otros y están dispuestos dentro de una carcasa envolvente (1), con una tubuladura de alimentación lateral (11) para la alimentación de la masa y una tubuladura de evacuación lateral (12) para la evacuación de la masa, masa que baña exteriormente los tubos (4), y chapas deflectoras (5) que, en cada caso con excepción de una escotadura (6) en el área marginal, están unidas de forma hermética a la corriente a la pared interior de la carcasa envolvente (1), son atravesadas de forma hermética a la corriente por los tubos (4) y delimitan unas cámaras de flujo que la masa puede atravesar una tras otra en cada caso sólo a través de la única escotadura (6) que está desplazada en relación con la de la chapa deflectora (5) adyacente y dispuesta junto a la pared interior de la carcasa envolvente,estando dispuestas las tubuladuras de alimentación y evacuación (11, 12) en cada caso frente a la escotadura (6) de la siguiente chapa deflectora (5), caracterizado porque entre la tubuladura de alimentación (11) y la tubuladura de evacuación (12) están previstas otras tubuladuras de conexión (15).

Description

Digestor.

La invención se refiere a un dispositivo, designado habitualmente como "digestor", para el tratamiento térmico de masas para la fabricación de dulces.

Los componentes esenciales de tales masas son azúcar o sucedáneos del azúcar de todo tipo, mezclados con otros productos alimenticios y condimentos como almidones, productos lácteos, gelificantes y similares. Dependiendo del tipo de masa, el tratamiento térmico puede ser un calentamiento, una disolución previa y/o una cocción, y las exigencias planteadas al tratamiento térmico pueden ser muy diferentes en función del tipo de masa a tratar. Muchas masas contienen componentes que tienden a pegarse durante el calentamiento o que han de elaborarse térmicamente con un gran cuidado. Esto es aplicable, por ejemplo, para la leche o los componentes lácteos, componentes de frutas o gelificantes como la gelatina, el almidón, la pectina y la goma arábiga.

Existen distintos tipos de digestores, pero ninguno de ellos es satisfactorio en todos sus aspectos. Los más antiguos eran los llamados digestores de grupo (una especie de caldera calentada), que frecuentemente también estaban equipados con mecanismos agitadores y eran adecuados para la elaboración por lotes de masas sencillas, menos sensibles. Sin embargo, en cuanto las masas tendían a pegarse había problemas. Para evitarlo, aunque sólo en parte, los agitadores se equipaban con rascadores ("superficies de calefacción rascadas"). Además, estos digestores no permitían un funcionamiento continuo.

Para el funcionamiento continuo se emplean hasta la fecha los llamados digestores de serpentín, en los que la masa a tratar fluye a través de un serpentín calentado por un medio calefactor exterior. Sin embargo, también en este caso se da el problema del pegado. Este problema se trata de evitar de distintas maneras, por ejemplo mediante una sección transversal aplanada del serpentín para aumentar la velocidad en el área de la pared o mediante deflectores adicionales en el serpentín, o sea, al fin y al cabo con medidas cuyo fin es mantener lo más corto posible el tiempo de contacto entre la masa y la superficie de calefacción.

Sin embargo, el éxito de tales medidas es limitado y el digestor se ha de desconectar frecuentemente para su limpieza. Algunas masas, especialmente las masas a base de almidón, son absolutamente imposibles de elaborar satisfactoriamente. Hasta la fecha, para estas masas se han empleado preferentemente los llamados digestores de chorro, en los que se inyecta vapor caliente directamente en la masa. La ventaja de este procedimiento es la realización técnica relativamente sencilla y el hecho de que no hay ninguna superficie de calefacción a la que pueda pegarse la masa. Por otra parte, presenta la desventaja del contacto directo entre el medio calefactor y la masa.

Más recientemente se ha dado a conocer un tipo de digestor que funciona según el principio de un cambiador de calor tubular y que se describe, por ejemplo, en el documento DE-C 35 28 426. En este digestor, el medio calefactor circula por el haz de tubos de un cambiador de calor tubular alargado, mientras que la masa a tratar baña exteriormente los tubos dentro de la carcasa envolvente del cambiador de calor. Con ayuda de unas chapas de rebote o deflectoras que se hallan en el interior del cambiador de calor y están atravesadas por los tubos del haz de tubos, se fuerza a la masa a fluir por un recorrido que se extiende en esencia transversalmente a los tubos del haz de tubos, con lo que se somete la masa a una turbulencia adicional en los tubos. El resultado de ello es una buena transferencia de energía que hace posible la aplicación de una diferencia de temperatura pequeña entre la masa y el medio calefactor, con la consecuencia de que se evita la tendencia existente al pegado y se mejora la calidad del producto.

En todos los digestores continuos usuales con superficie de calefacción no rascada se forma sobre la superficie de calefacción un depósito de producto durante el calentamiento o la cocción de productos que tienden a pegarse. El espesor de capa de este depósito de producto aumenta con el paso del tiempo, con lo que se reduce la transferencia de calor del medio calefactor al producto. Para mantener constante la temperatura de producto deseada se ha de aumentar la temperatura del medio calefactor, con lo que se acelera aún más el efecto de pegado. Este pegado presenta además el riesgo de que se desprendan partículas quemadas, que después se dispersan por el producto. Si se utilizan productos termolábiles se produce además una degradación térmica, como mínimo parcial, de estos productos, que puede manifestarse en una descoloración y se compensa en parte con una sobredosificación. Todo esto se evita mejor en el digestor conocido por el documento DE-C 35 28 426 que en los tipos de digestores usuales.

Sin embargo, este digestor ya conocido presenta aún defectos, especialmente en lo que se refiere a las chapas deflectoras. Las chapas deflectoras definen unas cámaras de flujo que se extienden entre ella transversalmente a los tubos en una disposición tal que la masa fluye alternativamente a través de una hendidura anular entre una chapa deflectora y la pared interior del digestor y a continuación a través de una abertura central en la siguiente chapa deflectora, o sea prácticamente de la zona marginal del digestor al centro y luego de nuevo a la zona marginal, etc. Sin embargo, en el área de admisión y de descarga de la masa existen zonas sin flujo forzado, es decir que puede haber masa que permanezca en estas áreas por un tiempo indefinido, con lo que es posible que en las mismas se produzcan efectos de quemado. Además, en el área de unas aberturas centrales de las chapas deflectoras, los tubos por los que se conduce el vapor no reciben el flujo transversalmente en su totalidad, sino en dirección longitudinal con respecto a estos tubos, con lo que en esta área la masa no puede arremolinarse. Por motivos de construcción existen además en las chapas deflectoras con escotadura marginal zonas no atravesadas por la corriente en el área del eje central entre los tubos por los que se conduce el vapor.

La invención tiene el fin de evitar estos defectos y poner a disposición de la técnica un digestor que sea óptimamente adecuado para todos los tipos posibles de masas a tratar.

Partiendo de un digestor en forma de un cambiador de calor tubular, en el que dentro de una carcasa envolvente se extiende un haz de tubos, dispuestos muy cerca unos de otros y por los que fluye un medio calefactor, y la masa a tratar, alimentada y evacuada a través de tubuladuras laterales, baña los tubos exteriormente, estando previstas en la carcasa envolvente unas chapas deflectoras que delimitan unas cámaras de flujo y presentan aberturas para el paso de la masa a tratar de una cámara de flujo a la siguiente, está previsto según la invención que las chapas deflectoras estén provistas de unas aberturas a modo de segmento en un zona marginal estrecha y que estas aberturas se hallen alternativamente en lados diametralmente opuestos de la pared interior de la carcasa envolvente, hallándose la abertura, en la dirección de flujo, de la primera chapa deflectora en una posición opuesta a la tubuladura de alimentación para la masa, y la abertura de la última chapa deflectora en una posición opuesta a la tubuladura de evacuación.

Con la invención se logra de un modo sencillo desde el punto de vista de la construcción, pero con una extraordinaria eficacia, que la masa a tratar sea conducida por un recorrido de flujo en forma de zigzag transversalmente a los tubos de calefacción y que no haya áreas en las que se desprendan corrientes parciales que puedan permanecer en alguna parte durante un tiempo incontrolable. Así pues, dentro de las cámaras, la masa sólo puede fluir transversalmente a los tubos de calefacción y nunca en la dirección de estos últimos. Junto con las demás ventajas intrínsecas de un digestor que funciona según el principio de un cambiador de calor tubular, se asegura así un resultado óptimo para prácticamente todas las masas que se hayan de tratar, independientemente de su composición. Se entiende que los parámetros de servicio del digestor, como la temperatura, la presión y la velocidad de paso, pueden ajustarse de forma ya conocida a la masa que a tratar.

En las subreivindicaciones se definen otras particularidades y características de la invención, explicadas más detalladamente en ejemplos de realización a base de los dibujos, que representan:

- La figura 1: el tipo básico de un digestor según la invención en una vista esquemática en perspectiva.

- La figura 2: en una vista igual, ejemplos de la configuración de las aberturas de paso laterales en las chapas deflectoras.

- La figura 3: un ejemplo de la modificación de la sección transversal de las aberturas de paso.

- La figura 4: otro ejemplo de ello.

El tipo básico de digestor representado esquemáticamente en la figura 1 parte del principio de un cambiador de calor de haz de tubos. Está prevista una carcasa envolvente 1 que presenta en esencia la forma de un tubo y que, en sus dos extremos, se convierte en una caperuza terminal 2, 2'. En el área del paso de la carcasa envolvente 1 a las caperuzas terminales se hallan dos placas perforadas 3, 3' que presentan múltiples taladros dispuestos muy cerca unos de otros, entre los cuales se extiende un haz de tubos 4, preferentemente rectos y dispuestos correspondientemente cerca unos de otros.

El aparato hasta aquí descrito tiene una forma muy delgada (la relación entre longitud y diámetro es mayor que 3:1) y está realizado para disponerse en posición vertical. Está provisto de varias conexiones: justo encima del fondo inferior 3' está provisto de una tubuladura 11 para la alimentación de la masa a tratar, justo debajo del fondo superior 3 está provisto de una tubuladura 12 para la evacuación de la masa tratada y en el área de las dos caperuzas terminales 2, 2' está provisto de dos tubuladuras 18 y 19 para la alimentación y la evacuación de un medio calefactor. Pueden estar previstas otras tubuladuras de conexión para la alimentación y también evacuación adicional de masa. En la figura 1, esto se ha representado a modo de ejemplo con la conexión auxiliar 15.

En servicio, la masa a tratar fluye de la tubuladura de alimentación inferior 11 hacia arriba por el interior de la carcasa envolvente y abandona esta última por la tubuladura de evacuación superior 12. El medio calefactor fluye en contracorriente de arriba a abajo, entra por la tubuladura de alimentación superior 18, atraviesa el haz de tubos 4 y abandona el aparato por la tubuladura de evacuación inferior 19. Por supuesto, la tubuladura superior 12 también puede ser una tubuladura de alimentación y la tubuladura inferior 11 una tubuladura de evacuación, de modo que la masa atraviese el digestor de arriba a abajo. En tal caso se aplica para el medio calefactor eventualmente el sentido de flujo opuesto. En cualquier caso, lo decisivo es que dentro de la carcasa envolvente están previstas unas chapas deflectoras 5 que, con excepción de en cada caso una escotadura 6, están unidas de forma hermética a la corriente a la pared interior de la carcasa envolvente y atravesadas, también de forma hermética a la corriente, por los tubos 4. Las escotaduras 6 de las chapas deflectoras están desplazadas de forma que quedan diametralmente opuestas en orden ascendente, de tal modo que la escotadura 6 de la primera chapa deflectora, la inferior, se halla justo en el lado opuesto a la tubuladura de alimentación 11, la escotadura de la chapa deflectora 5 siguiente en altura se halla en el lado opuesto a la primera escotadura, etc., hasta la escotadura superior, que se halla de nuevo en el lado opuesto a la tubuladura de evacuación 12.

Mediante las chapas deflectoras se divide el interior del digestor en cámaras de flujo individuales y mediante la disposición de las escotaduras 6 en posiciones diametralmente opuestas se logra que la masa que entra en la carcasa envolvente atraviese las distintas cámaras en forma de zigzag de abajo a arriba, hasta que la masa vuelve a salir finalmente por la tubuladura de evacuación 12. La masa sólo puede pasar de una cámara a la siguiente por el área de las escotaduras 6, y cada vez con una desviación de 180º. De este modo, dentro de las cámaras, la masa sólo puede fluir transversalmente a los tubos 4, pero nunca en la dirección de estos últimos. Con ello, los tiempos de contacto con los distintos tubos son siempre muy cortos y prácticamente iguales en todos los puntos del interior del digestor. No existen puntos en los tubos calefactores 4 que presenten tiempos de contacto con la masa mucho más largos, o sea en los que el tiempo de permanencia de corrientes parciales difiera considerablemente de la corriente principal. Por lo tanto, el calentamiento de la masa es uniforme y respetuoso con la misma.

En suma, los deflectores de flujo del interior de la carcasa envolvente, o sea las chapas deflectoras 5 con las escotaduras 6, están realizados teniendo en cuenta la variación de la viscosidad de la masa a tratar de tal modo que la velocidad de flujo transversal a través del haz de tubos entre dos chapas deflectoras sea lo más constante posible. Esto puede lograrse haciendo que varíe de un modo definido, por ejemplo de abajo a arriba, la distancia entre dos chapas deflectoras, o sea el volumen de las cámaras formadas entre dos chapas deflectoras. También el tamaño y la forma de las escotaduras 6 puede variar de acuerdo con el requisito de una velocidad de flujo lo más constante posible a lo largo del recorrido de flujo de la masa, influyendo naturalmente también en los detalles del tamaño y la forma de la escotadura 6 el tipo de la masa a tratar. La figura 2 muestra cinco ejemplos de escotaduras 6a-6e con distinta configuración.

En la descripción del digestor según la invención se ha supuesto hasta ahora que los deflectores de flujo del interior de la carcasa envolvente 1 no son variables. Esto no tiene por qué ser así: prosiguiendo la idea de la invención puede estar previsto configurar el tamaño y la forma de las escotaduras 6 de forma variable. La figura 3 muestra una posibilidad para un estrechamiento continuo de las escotaduras 6 con ayuda de una placa de ajuste 7a que se desplaza arriba o abajo por medio de un varillaje 9a y que puede accionarse desde fuera del dispositivo para así variar el tamaño y la forma de la escotadura 6. En la figura 4 puede verse una solución equivalente con ayuda de unos segmentos de ajuste 7b que pueden girarse de una posición vertical a una posición horizontal, por ejemplo con ayuda de un accionamiento de giro 9b, para variar la superficie y la forma de la escotadura 6. En los dos casos de la figura 3 y la figura 4, puede lograrse así una modificación de la estructura interior del digestor sin necesidad de desmontarlo. Esto puede ser necesario, por ejemplo, si se producen variaciones extremas en la consistencia de la masa a tratar y resulta también ventajoso si se ha de readaptar un digestor de elaboración de una masa A a la elaboración de otra masa B.

En la figura 3 puede verse además la posibilidad de favorecer la uniformidad del flujo transversal con ayuda de unos listones deflectores 8. Naturalmente también es posible, aunque no está representado en los dibujos, configurar los listones 8 de modo que puedan girar alrededor de su eje longitudinal, para que, en función de las necesidades, estén orientados más o menos transversalmente al flujo de la masa y de este modo influyan con mayor o menor intensidad en dicho flujo de la masa.

En los dibujos tampoco está representada la posibilidad de disponer las chapas deflectoras 5 de modo que puedan desplazarse por el interior de la carcasa envolvente 1, por ejemplo con ayuda de un varillaje análogo al varillaje 9a, con el fin de variar el tamaño de las cámaras entre dos chapas deflectoras, de nuevo bien durante el servicio para el tratamiento de una masa A determinada o bien en caso de una readaptación de la masa A a una masa B.

Por último cabe mencionar que una sección transversal redonda de la carcasa envolvente 1 constituye una configuración habitual de cambiadores de calor de haz de tubos, pero que en modo alguno es una configuración forzosa para el digestor aquí descrito. Por el contrario, también es posible, y en algunos casos ventajoso, dar a la carcasa envolvente 1 una forma distinta en sección transversal, por ejemplo ovalada o elíptica y en caso dado también poligonal alargada. De este modo es posible, en casos individuales en los que los parámetros de la masa a tratar lo requieran, intentar conseguir un calentamiento de la masa uniforme y respetuoso con la misma.

Todas las formas de realización del digestor según la invención tienen en común que la diferencia de temperatura entre el medio calefactor y el producto final es muy pequeña, con lo que se consigue un calentamiento muy cuidadoso. En los productos que tienden a pegarse, esto impide una adhesión del producto a las superficies de calefacción. Tales adhesiones de producto no están excluidas por completo en todos los casos, pero, en comparación con los digestores ya conocidos con superficies de calefacción no rascadas (incluido el digestor conocido por el documento DE-C 35 28 426), son pequeñas y pueden eliminarse después de tiempos de producción relativamente largos y sin limpiezas intermedias con medios comparativamente sencillos, es decir por regla general sin aditivos químicos. La posibilidad de añadir a una masa principal ya calentada productos con una tendencia especialmente grande a pegarse a través de una o varias tubuladuras laterales adicionales, por ejemplo la tubuladura auxiliar 15 entre la entrada y la salida, mejora aun más este comportamiento.

Sin embargo, este digestor también resulta ventajoso para utilizarlo con recetas que no incluyan componentes con tendencia a pegarse, ya que la carga térmica reducida repercute también en este caso positivamente en la calidad del producto. Mediante grupos constructivos o componentes acoplados es posible influir en la presión reinante en el digestor, de modo que por una parte sea posible alcanzar, mediante un calentamiento con sobrepresión y sin reducción de la proporción de agua, temperaturas mayores que en condiciones atmosféricas, por ejemplo para acelerar la caramelización (retardo de ebullición), o por otra parte sea posible, con presión negativa a bajas temperaturas, lograr más materia seca sin perjudicar al producto, por ejemplo para el retraso de la caramelización. El diseño compacto y las dimensiones exteriores menores que las de los digestores ya conocidos permiten, con un gasto constructivo pequeño, una integración sencilla del digestor en la concepción de una planta.

Claims (11)

1. Digestor para la fabricación de masa para dulces en forma de un cambiador de calor de haz de tubos, con un haz de tubos (4) por los que ha de fluir el medio calefactor que se hallan muy cerca unos de otros y están dispuestos dentro de una carcasa envolvente (1), con una tubuladura de alimentación lateral (11) para la alimentación de la masa y una tubuladura de evacuación lateral (12) para la evacuación de la masa, masa que baña exteriormente los tubos (4), y chapas deflectoras (5) que, en cada caso con excepción de una escotadura (6) en el área marginal, están unidas de forma hermética a la corriente a la pared interior de la carcasa envolvente (1), son atravesadas de forma hermética a la corriente por los tubos (4) y delimitan unas cámaras de flujo que la masa puede atravesar una tras otra en cada caso sólo a través de la única escotadura (6) que está desplazada en relación con la de la chapa deflectora (5) adyacente y dispuesta junto a la pared interior de la carcasa envolvente, estando dispuestas las tubuladuras de alimentación y evacuación (11, 12) en cada caso frente a la escotadura (6) de la siguiente chapa deflectora (5), caracterizado porque entre la tubuladura de alimentación (11) y la tubuladura de evacuación (12) están previstas otras tubuladuras de conexión (15).

2. Digestor según la reivindicación 1, caracterizado porque las distancias entre las chapas deflectoras (5) son diferentes.

3. Digestor según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la distancia entre chapas deflectoras (5) puede modificarse sin desmontar el digestor.

4. Digestor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las formas y los tamaños de las escotaduras (6) de las chapas deflectoras (5) son diferentes.

5. Digestor según la reivindicación 4, caracterizado porque la forma y el tamaño de las escotaduras (6) de las chapas deflectoras (5) puede modificarse sin desmontar el digestor.

6. Digestor según la reivindicación 5, caracterizado porque están previstos unos segmentos de ajuste (7a, 7b) dispuestos de forma que pueden moverse para modificar la forma y el tamaño de las escotaduras (6) de las chapas deflectoras (5).

7. Digestor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque están previstos unos listones deflectores adicionales (8) que se extienden por el interior de distintas cámaras de flujo en la dirección de los tubos (4).

8. Digestor según la reivindicación 7, caracterizado porque los listones deflectores (8) pueden girarse alrededor de su eje longitudinal.

9. Digestor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la carcasa envolvente (1) presenta una sección transversal alargada.

10. Digestor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene acoplados grupos constructivos o componentes mediante los cuales puede ajustarse la presión reinante en el digestor de un modo definido a sobrepresión o vacío.

11. Digestor según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque también en el área de las escotaduras (6) de las chapas deflectoras (5) están dispuestos unos tubos (4) que en parte no reciben el flujo de masa de un modo principalmente transversal.