ES2317296T3 - Envoltura fruncida. - Google Patents

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ES2317296T3 ES05785456T ES05785456T ES2317296T3 ES 2317296 T3 ES2317296 T3 ES 2317296T3 ES 05785456 T ES05785456 T ES 05785456T ES 05785456 T ES05785456 T ES 05785456T ES 2317296 T3 ES2317296 T3 ES 2317296T3
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Abstract

una tripa fibrosa fruncida para productos alimenticios que define un palo fruncido, estando formado el palo fruncido a partir de una tripa tubular que tiene un diámetro inflado, siendo el palo fruncido sustancialmente tubular y teniendo un reborde de pliegue helicoidal alrededor de un eje longitudinal de la tripa en un estado desfruncido; siendo el diámetro exterior del palo fruncido de al menos un porcentaje A del diámetro inflado de la tripa, en donde el diámetro exterior es el diámetro medio del exterior del palo fruncido a lo largo del eje longitudinal; siendo el diámetro interior del palo fruncido de al menos un porcentaje B del diámetro inflado de la tripa, en donde el diámetro interior es el diámetro medio del interior del palo fruncido; y un paso geométrico del pliegue, en donde el paso geométrico del pliegue se define como la distancia entre vértices adyacentes de los pliegues principales cuando la tripa en el palo fruncido está desfruncida; caracterizado porque A y B se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:

Description

Envoltura fruncida.
Campo técnico
Esta descripción se refiere a envolturas tubulares para productos alimenticios y, más particularmente, a una envoltura fruncida mejorada para productos alimenticios.
Antecedentes
Las envolturas artificiales (de aquí en adelante "tripas") para productos alimenticios, incluyendo tripas de material plástico y tripas de celulosa, se han utilizado durante muchos años como receptáculos en los cuales se preparan y almacenan productos alimenticios. En aplicaciones comerciales, las tripas para productos alimenticios se cargan generalmente bien a mano o bien automáticamente en una máquina de relleno de productos alimenticios, con el fin de rellenar dentro de las tripas los productos alimenticios tales como embutidos, carnes, verduras u otros productos alimenticios. Al objeto de aumentar la longitud de la tripa que puede ser empleada en un momento dado, durante años las tripas han sido comprimidas por medio de máquinas fruncidoras u otras técnicas de compresión, para formar longitudes compactas cortas, denominadas como palos fruncidos o hebras fruncidas.
Las tripas pueden ser naturales o artificiales. Las tripas artificiales pertenecen generalmente a una de cuatro categorías: tripas de celulosa sin piel (calibres pequeños, celulosa regenerada pura), tripas de colágeno (de origen animal, comestibles o no comestibles), tripas de material plástico (habitualmente nylon y PE) y tripas fibrosas (revestimiento de viscosa sobre papel de cáñamo). Estas tripas pueden ser empleadas en carretes, en piezas cortadas o en una forma fruncida (compactada).
En US-A-4 185 358 y Patente US 3.454.982, concedidas a Arnold, se describen en general tecnologías actuales para fruncir tripas de celulosa sin piel. Arnold describe un método y sistema de fruncido que incluyen una pluralidad de cilindros fruncidores (conocidos también como ruedas o engranajes) que se acoplan con una tripa que es inflada alrededor de un mandril y alimentada a través de los cilindros fruncidores. Los cilindros fruncidores presentan dientes angulados, de manera que a medida que giran los cilindros, los dientes de las sucesivas ruedas se acoplan con la tripa para formar un pliegue helicoidal, aplicando una fuerza vectorial en una dirección no paralela al mandril fruncidor. Las tripas sin piel habituales son fruncidas con un 18-23% de humedad en peso y no requieren un remojo adicional antes de rellenarlas con productos alimenticios.
Las tripas de colágeno, que con frecuencia son comestibles y, por tanto, resultan más delicadas que las tripas de celulosa sin piel, son menos adaptables a los procedimientos de relleno automáticos. Por tanto, han surgido menos innovaciones en el fruncido y compactación de las tripas. Métodos típicos para fruncir tripas de colágeno se describen en las Patentes US 3.209.398 y 4.550.472.
Las tripas de material plástico polimérico, que están ganando popularidad, se pueden emplear sin remojo alguno antes del relleno, o bien pueden requerir un remojo después del fruncido pero antes del relleno. Existen varias técnicas de fruncido para fruncir tripas de material plástico, siendo las más notables las descritas en las Patentes US Nos. 3.899.804, 3.454.982 y 4.377.885.
Las tripas fibrosas se producen en general revistiendo papel de cáñamo con viscosa, la cual es entonces regenerada a celulosa, y se comercializan como uno de dos tipos de tripas. Un porcentaje grande de la tripa fibrosa es pre-humedecida habitualmente a 16-18% antes del fruncido. Después del fruncido, la tripa ha de remojarse a un contenido en humedad de alrededor de 35 a 45% en peso, para permitir la humectación completa de las fibras de celulosa antes de la operación de relleno, lo cual es especialmente importante para aportar elasticidad en el cáñamo. Aunque tanto la tripa sin piel como la fibrosa son celulósicas, las tripas fibrosas son muy gruesas, generalmente alrededor de 100 micrómetros, cuyo grosor es aproximadamente cuatro veces el grosor de las tripas sin piel. Este alto grosor y rigidez de la tripa fibrosa requiere la adecuada humectación para aportar elasticidad en la práctica. Las técnicas de fruncido se han limitado generalmente a las tripas fibrosas de este tipo debido a los efectos de una excesiva compactación de la tripa dentro del palo fruncido, lo cual impide su capacidad de remojo. Una compactación excesiva disminuye el espacio dentro de los pliegues, evitando así que el agua del tanque de remojo se desplace al interior del volumen del palo fruncido en cantidades suficientes para ser absorbida por la celulosa. En la Patente US No. 4.377.885 se describen técnicas de fruncido típicas para tripas fibrosas que requieren un remojo adicional después del fruncido.
El segundo tipo de tripas fibrosas son humedecidas previamente antes del fruncido y no requieren un remojo adicional antes de la operación de relleno. Debido al hecho de que no se requiere una impregnación o remojo adicional antes de la operación de relleno, el uso de una mayor compresión del palo fruncido antes de descargarse de la máquina fruncidora constituye un método típico para aumentar la longitud de la tripa que se puede cargar en una máquina rellenadora, debido a que no existe ningún requisito de capacidad de remojo y, de este modo, ningún requisito para separar los pliegues después del fruncido. Además, la Patente US No. 4.377.885 constituye la tripa más típica usada para el fruncido de tripas fibrosas pre-remojadas, si bien la Patente US No. 3.988.804 se emplea también en aplicaciones concretas.
Por tanto, existen diversas tecnologías de fruncido. En general, se infla una tripa plana con aire comprimido, permitiendo ello su alimentación a una máquina fruncidora desde un carrete por medio de rodillos de alimentación. A medida que la tripa se mueve a través de los rodillos de alimentación, la tripa se infla alrededor del mandril y se acopla con mecanismos que incluyen tornillos, correas o dientes que son parte de los cilindros fruncidores, estando dispuestos dichos cilindros fruncidores dentro de un accesorio conocido como cabeza fruncidora, que tira de la tripa hacia los pliegues. Existen diversas cabezas fruncidoras. Las versiones más nuevas de las cabezas fruncidoras incluyen una pluralidad de cilindros fruncidores, presentando cada cilindro fruncidor una pluralidad de dientes. Las cabezas fruncidoras intentan habitualmente conseguir un pliegue helicoidal continuo implantado sobre la tripa por la rotación de los dientes fruncidores presentes en los cilindros fruncidores. Ciertas cabezas fruncidoras giran también simultáneamente la cabeza fruncidora alrededor del mandril, tal como en la Patente US No. 4.377.885, para facilitar la formación de esta hélice.
En el transcurso de los años han surgido diversas mejoras con respecto a las técnicas de fruncido. Aunque resulta eficaz aumentar la compactación de la tripa dentro de un palo fruncido, el diámetro resultante de un palo fibroso fruncido es normalmente de 95 a 112% del diámetro inflado de la tripa. El volumen dentro del palo fruncido disponible para rellenar la tripa depende del diámetro exterior del palo fruncido, diámetro interior del palo fruncido y longitud del palo fruncido, como se muestra en las Patentes US Nos. 4.590.749 y 5.358.765. Estas referencias ilustran que, para una determinada tripa, se puede llevar a cabo un cálculo empleando dimensiones del palo fruncido para estimar la densidad de la tripa compactada al palo fruncido.
En el caso de la tripa fibrosa que requiere un remojo antes de su relleno con carne, diferentes tipos de tripas requieren diferentes densidades (eficiencia del relleno) dentro del palo fruncido, para permitir que el agua penetre en el palo y conseguir un remojo completo. La longitud y diámetro interior del palo fruncido se establecen generalmente en un valor de acuerdo con el tipo de instalación de relleno utilizada, dejando por tanto el diámetro exterior del palo fruncido como la única variable libre alrededor de la cual poder aumentar el volumen disponible en el que ha de rellenarse la tripa. Varias técnicas de fruncido son capaces de tirar de la tripa con el fin de formar varios diámetros exteriores del palo fruncido. Para un determinado tipo de tripa fruncida para formar un palo con una determinada longitud del palo fruncido y un determinado diámetro interior del palo fruncido, un mayor diámetro exterior del palo fruncido permite más volumen disponible dentro del cual la tripa puede ser compactada, permitiendo ello más volumen de aire libre para una determinada longitud de la tripa (capacidad de remojo más fácil) o, por el contrario, permitiendo ello la compactación de más tripa para formar el palo (con igual capacidad de remojo o para una longitud mejorada en artículos carentes de remojo).
Una limitación importante de la tecnología actual es que las tripas fruncidas hoy día empleando métodos convencionales no permite la compactación de longitudes largas de tripa dentro del palo fruncido y conseguir todavía un remojo adecuado con una longitud deseada del palo fruncido y un diámetro interior deseado del palo fruncido. El exceso de densidad de la tripa rellenada para formar el palo suele impedir una humectación suficiente de la tripa durante el remojo.
A medida que los mandriles fruncidores aumentan de tamaño con respecto al diámetro de la tripa, para proporcionar diámetros interiores más grandes del palo fruncido, permitiendo que las máquinas rellenadotas aumenten su producción mediante el uso de tubos rellenadores de diámetro más grande, los pliegues dentro del palo fruncido llegan a ser geométricamente más cortos y más difíciles de arrastrar, con menos área superficial disponible dentro del pliegue para que los dientes de los cilindros fruncidores agarren la tripa. Con las técnicas actuales que utilizan diámetros del mandril más grandes con respecto al diámetro inflado de la tripa, es necesario que los cilindros fruncidores giren con velocidades de los dientes extremadamente elevadas en relación a la velocidad de la tripa en los rodillos de alimentación de la máquina fruncidora, con el fin de agarrar y arrastrar el pliegue más corto. La fuerza aplicada es proporcional al cuadrado de la velocidad, de manera que una velocidad diferencial entre los dientes fruncidores y los rodillos de alimentación mejora grandemente la fuerza para agarrar de manera adecuada la tripa. La diferencia de velocidad del diente fruncidor versus la velocidad de la tripa en los rodillos de alimentación suele referirse en general por el término "sobrefruncido".
El resultado de un alto sobrefruncido de los cilindros fruncidores necesario para arrastrar la tripa es que se forma un número elevado de pliegues relativamente cortos, incluyendo la formación de un número grande de pliegues no uniformes o "molestos" que crean tensión sobre la tripa debido a un plegado irregular, impidiendo la absorción de agua al bloquear los pasos de penetración de agua al interior del palo por acción capilar, y retardando la compactación eficiente de longitudes largas de tripa para conformar el palo fruncido sin daño alguno, puesto que cada pliegue o doblez añade los correspondientes pliegues molestos. Esto además es impedido debido a que la tripa absorbe agua, la estructura de celulosa se hincha y el grosor de la tripa fibrosa suele aumentar en 50-100% de su grosor original, restringiendo aún más el paso de agua al interior del palo fruncido. Una vez que los pasos se cierran como consecuencia del hinchamiento de la tripa, se detiene la absorción de agua, limitando la tripa a cierto nivel de humedad final por debajo de la humectación total deseada que se requiere para conseguir una capacidad de humectación suficiente. Con las tripas fibrosas fruncidas según el estado de la técnica, la longitud de tripa que podría ser fruncida al palo fue limitada por debajo de cierto valor deseado, para reducir la compactación y permitir una capacidad de remojo mejorada, permitiendo ello más espacio de aire libre alrededor de los pliegues para la penetración de agua en el palo fruncido.
\newpage
Cuando se desfrunce el palo fruncido (es decir, se despliega extendiendo el palo fruncido a su longitud total sin estirar el material de la tripa), puede verse el diseño helicoidal del borde del pliegue. La distancia entre los pliegues principales a lo largo del eje longitudinal puede denominarse como el paso geométrico del pliegue. Además, la tecnología existente, como se ha descrito anteriormente, produce habitualmente una longitud de pliegue o "paso geométrico del pliegue" en tripa fibrosa que es solo de 50 a 60% del ancho plano en seco de la tripa, empleando mandriles fruncidores convencionales con una relación de diámetro del mandril fruncidor a diámetro de la tripa inflada de 60 a 85%. A medida que el mandril fruncidor aumenta de diámetro, el paso geométrico del pliegue se acorta generalmente debido a la geometría del palo. Los diámetros de los mandriles fruncidores comerciales son de 60 a 85% del diámetro de la tripa desfruncida, siendo medido dicho diámetro con inflado a baja presión o determinado matemáticamente cuando se encuentra en un estado plano.
Además de los problemas indicados anteriormente con respecto a la compactación, se presenta una excesiva abrasión y daños resultantes en agujeros pasantes cuando los cilindros y dientes fruncidores tienen una velocidad mucho mayor que la velocidad de la tripa alimentada desde los rodillos de alimentación (es decir, un alto sobrefruncido). En el caso de altos sobrefruncidos, las abrasiones sobre la superficie de la tripa constituyen un problema importante agravado por la excesiva velocidad diferencial de los dientes fruncidores versus la velocidad de entrada de la tripa. Empleando la tecnología actual, si el sobrefruncido es excesivo con un número dado de dientes, creando velocidades de los dientes fruncidores excesivamente elevadas con respecto a la velocidad de los rodillos de alimentación, el único método de trabajar con menores sobrefruncidos y obtener todavía el paso geométrico deseado de los pliegues consiste en añadir más dientes fruncidores al cilindro fruncidor, lo cual ayudará a acortar la longitud del pliegue para una determinada velocidad para adaptarse al requisito geométrico ideal, pero ello presenta una potencia de arrastre limitada puesto que los pliegues más cortos que resultan más difíciles de arrastrar requieren habitualmente mayores sobrefruncidos para agarrar justo la tripa. De este modo, aunque la adición de dientes se traduce en menores requisitos de sobrefruncido, sirviendo para acortar el paso geométrico del pliegue como el geométricamente requerido cuando aumenta el diámetro del mandril con respecto al diámetro inflado de la carcasa, esta acción también reduce en gran medida la potencia de arrastre de la cabeza fruncidora.
Una alternativa a la tecnología convencional descrita en la solicitud de Patente US 10/398.244 de Kollross utiliza un vacío para ayudar a crear un paso geométrico del pliegue y un diámetro exterior del pliegue más grandes que en la técnica convencional, pero esta tecnología solo se ha demostrado con relaciones muy pequeñas de diámetros del mandril fruncidor al diámetro de la tripa inflada, tal como de 50 a 60%. Con respecto al fruncido asistido por vacío de Kollross, las velocidades muy lentas a las cuales trabaja en general la máquina fruncidora, creando una productividad muy baja junto con enormes necesidades de energía para el fruncido en vacío, dan lugar a un método de fruncido que comercialmente no es viable. Por tanto, la tecnología convencional sigue siendo el método más seguro para fruncir tripas para todas las combinaciones variables de tripas y mandriles.
Resumen de la invención
Una tripa fibrosa para productos alimenticios es fruncida para definir un palo fruncido. El palo fruncido se forma a partir de una tripa fibrosa tubular que tiene un diámetro inflado y es sustancialmente tubular con un borde de pliegue helicoidal alrededor de un eje longitudinal de la tripa cuando la tripa está en estado desfruncido. El palo fruncido incluye un diámetro exterior medio de al menos 120% del diámetro inflado medio de la tripa desfruncida, medido a lo largo del eje longitudinal. Además, el palo fruncido incluye un diámetro interior medio de al menos 70% del diámetro inflado de la tripa e incluye un paso geométrico del pliegue definido como la distancia entre vértices adyacentes de los pliegues principales sobre la tripa cuando se desfrunce el palo fruncido. El diámetro exterior del palo fruncido puede ser de alrededor de 130% del diámetro inflado de la tripa. Además, el paso geométrico del pliegue puede ser de al menos 120% de un paso geométrico teórico del pliegue (definido más adelante). En varias formas de realización, el diámetro interior medio del palo fruncido puede ser de al menos 80% del diámetro inflado de la tripa y el diámetro exterior del palo fruncido puede ser de al menos 115% del diámetro inflado de la tripa.
Se incluye un método para fruncir una tripa fibrosa que comprende alimentar una tripa a través de uno o más rodillos de alimentación sobre un mandril a una velocidad de los rodillos de alimentación. El mandril tiene un eje longitudinal y un diámetro de mandril. La tripa es inflada a una forma tubular alrededor del mandril. El diámetro del mandril está comprendido entre 60 y 90% del diámetro inflado de la tripa desfruncida, pero el diámetro inflado de la tripa durante el fruncido puede ser ligeramente más grande que el diámetro inflado de la tripa después del fruncido, puesto que todavía no se ha producido la contracción. La tripa es dirigida a una cabeza fruncidora con cilindros fruncidores que giran en la dirección del eje longitudinal del mandril. La cabeza fruncidora incluye una pluralidad de cilindros fruncidores dispuestos en una disposición sustancialmente uniforme alrededor del mandril y una pluralidad de dientes fruncidores dispuestos alrededor del perímetro de cada uno de los cilindros fruncidores. Los cilindros fruncidores giran con una velocidad medida en la raíz del paso de fruncido sobre los dientes cuando los dientes fruncidores están próximos al mandril. La tripa inflada es estirada para conformar un palo fruncido con los dientes fruncidores, de manera que el palo fruncido creado tiene un diámetro exterior de al menos 120% del diámetro inflado de la tripa. En los dibujos adjuntos y en la siguiente descripción se ofrecen los detalles de una o más modalidades de la invención. Otras características, objetos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la descripción y dibujos y también a partir de las reivindicaciones.
Descripción de los dibujos
La figura 1A es una vista lateral de un sistema para fruncir tripas para productos alimenticios.
La figura 1B es una vista detallada de una porción del sistema fruncidor de la figura 1A.
La figura 1C es una vista de frente de la porción del sistema fruncidor mostrado en la figura 1C girado en 90º.
La figura 2 es una vista frontal de una cabeza fruncidora.
La figura 3 es una vista en perspectiva de una tripa fruncida.
La figura 4 es una porción de la tripa desfruncida.
La figura 5 ilustra una porción aplanada de la tripa.
La figura 6 es una vista en sección transversal de una porción de la tripa fruncida.
Los símbolos de referencia iguales en los diversos dibujos indican elementos también iguales.
Descripción detallada
Las mejoras en las cabezas fruncidoras pueden apreciarse en relación a las Patentes US Nos. 3.454.982 y 3.461.484 las cuales describen tecnología referente al fruncido. Por ejemplo, FCT, Inc. de Naperville, IL comercializa un cilindro fruncidor mejorado que incluye dientes fruncidores que forman una espiral continua tras la rotación de los cilindros fruncidores mediante el uso de una cara dentada biaxialmente curvada que proporciona un contacto biselado completo de borde a borde en los bordes de los dientes de cilindros adyacentes. Siguiendo la tecnología descrita originalmente por Arnold en la Patente US No. 3.454.982, estos cilindros fruncen con huelgos de 1,75 mm entre la raíz del diente y el mandril fruncidor, versus huelgos normales en la tecnología convencional del orden de 2,75 a 4 mm. Este menor huelgo permite un mejor agarre de la tripa, permitiendo ello el estirado con sobrefruncidos muy bajos, si bien también pueden trabajar otros métodos.
Con referencia a las figuras 1A, 1B, 1C y 2, un sistema fruncidor 10 incluye una tripa 12 alimentada a través del sistema fruncidor 10 desde un carrete de tripa 14. Los rodillos de alimentación 16 guían la tripa 12 en un estado aplanado sobre un mandril 18 a lo largo del eje X. Los rodillos de alimentación 16 giran a una velocidad angular constante que imparte una velocidad lineal V_{FR} a la tripa 12, impulsando la tripa 12 a lo largo del mandril fruncidor. Además, a medida que la tripa 12 es alimentada sobre el mandril 18, la tripa 12 se infla a una forma tubular mediante aire comprimido después de pasar a través de los rodillos de alimentación 16.
Con referencia a las figuras 1A, 1C y 2, un cilindro fruncidor 22 incluye al menos un diente fruncidor 24. Los dientes fruncidores 24 pueden estar hechos de metal, plástico, material cerámico o compuestos poliméricos, tal como uretano o caucho. Cada diente 24 incluyen una cara de diente 25, un borde biselado 28 próximo a un cilindro fruncidor adyacente 22, una superficie frontal 38 y una superficie trasera 44. Además, cada diente 24 incluyen una raíz 27 del diente y puntas 29 del diente. Las puntas 29 del diente están situadas en un punto en donde el borde biselado 28 se reúne con la cara 25 del diente. La superficie frontal 38 incluye bordes anteriores 40 y 42 y la superficie trasera 44 incluye bordes posteriores 46 y 48. La curvatura de la cara 25 del diente permite que el borde biselado 28 correspondiente a los bordes anteriores 40 y 46 de un diente fruncidor 24 forme una espiral sustancialmente continua alrededor del mandril a medida que los cilindros fruncidores 22 giran mediante el contacto con el borde biselado 28 correspondiente a los bordes posteriores 46 y 48 de un diente fruncidor 24 de un cilindro fruncidor adyacente 22.
Los cilindros fruncidores 22 están en fase de manera que un borde biselado 28 de un diente fruncidor 24 de uno de los cilindros se une a tope con el borde biselado 24 de un diente 24 de un cilindro fruncidor adyacente 22 cuando los bordes biselados 28 de cada diente 24 se encuentran próximos al mandril 18. Por tanto, a medida que los dientes fruncidores 24 giran alrededor del eje de sus respectivos cilindros fruncidores 22, las caras 25 de los dientes fruncidores 24 crean así un diseño helicoidal alrededor del mandril 18. La cabeza fruncidora puede girar además alrededor del mandril 18 como se muestra por las flechas direccionales 27. Por tanto, la tripa es presentada siempre con una cara de soporte helicoidal mediante los cilindros. Este diseño en espiral helicoidal impartido por los cilindros fruncidores sobre la tripa mejora en gran medida la compactación de la tripa a un palo fruncido, y ha demostrado tener una potencia de estirado mejorada puesto que la tripa es dirigida hacia el pliegue helicoidal mediante el contacto angular total de los dientes que coincide estrechamente con la espiral helicoidal.
Como se ha indicado anteriormente con respecto a las figuras 1A-2, la acción de los diversos mecanismos fruncidores sirven todos ellos para crear una serie de pliegues definidos por un reborde 32 del pliegue en el palo fruncido 30. En la figura 6 se muestra una vista en sección transversal del palo fruncido 30, en donde el reborde 32 del pliegue define una pluralidad de pliegues principales 33 que tienen un vértice en el reborde 32 del pliegue. De este modo, el reborde 32 del pliegue define un pliegue principal 33 que corresponde a un pliegue menor adyacente 34 para definir un cono 36 del pliegue.
El cono 36 del pliegue tiene un ángulo de cono correspondiente \theta_{C}, que normalmente está comprendido entre 20-40º y más preferentemente entre 25 y 30º, sin tener en cuenta la distorsión procedente del exceso de compresión que puede aumentar artificialmente los ángulos del cono, con frecuencia con otros efectos indeseables tal como agravación de los agujeros pasantes. Adicionalmente, el palo fruncido 30 tiene un diámetro exterior D_{es} y un diámetro interior D_{is}. El diámetro interior del palo es normalmente de 2 a 5% menor que el diámetro del mandril fruncidor dependiendo de diversas técnicas de fruncido, diversas tripas y condiciones, y debido a factores tales como grosor de la tripa, contenido en humedad antes del fruncido y rebote después de descargar el palo fruncido del mandril. La vista en sección transversal ofrecida en la figura 6 muestra los pliegues de tipo acordeón 32 en forma comprimida. Debe apreciarse que la pluralidad de pliegues 32 pueden tener una forma de tipo acordeón cuando el palo fruncido 30 se observa desde una perspectiva en sección transversal, tal como en la figura 6.
En la actualidad, si los dientes de los cilindros fruncidores son perpendiculares al mandril, tal como en el sistema de fruncido axial de Küko, la cabeza fruncidora debe girar alrededor del eje del mandril para impartir sobre el palo el diseño helicoidal requerido. Si los dientes fruncidores están angulados oblicuamente con respecto al mandril (según Arnold) la cabeza fruncidora no necesita girar alrededor del eje del mandril para impartir un diseño helicoidal, sino que puede girar alrededor del eje del mandril para afectar, según otros factores, al plegado.
Con referencia a la figura 4, cuando se desfrunce el palo fruncido 30 (es decir, se despliega por la extensión del palo fruncido a su longitud completa sin estirar el material de la tripa, puede apreciarse el diseño helicoidal del reborde 32 del pliegue. La distancia entre los pliegues principales 33 a lo largo del eje longitudinal puede ser referida como el paso geométrico del pliegue PP. En aplicaciones anteriores de la tecnología de fruncido, el paso geométrico del pliegue era aproximadamente igual al ancho plano, o más convenientemente menor que el ancho plano, de una tripa aplanada desfruncida, referido usualmente como el ancho plano en seco DFW, e ilustrado en la figura 5. En las tripas de celulosa sin piel, en donde la tripa no necesita ser remojada, los pasos geométricos de los pliegues van desde 60% del DFW al 80% del DFW, llegando ocasionalmente al 100% del DFW. El paso geométrico máximo del pliegue, observado en tripas fibrosas en aplicaciones de fruncido conocidas, se consiguió a través del uso de un procedimiento de fruncido asistido por vacío de Küko Maschinenbau, y exhibió una relación de 100% de paso geométrico del pliegue-a-DFW para una tripa con un DFW de 65 mm y un paso geométrico del pliegue de 65 mm. Sin embargo, el sistema de fruncido de Küko tenía que trabajar a velocidades muy bajas con diámetros muy pequeños del mandril fruncidor con el fin de permitir que el orificio de vacío se acoplara con la tripa para estirar esta última y formar pliegues. Esto comercialmente no fue aceptable debido al insuficiente diámetro interior del palo fruncido y a la lenta velocidad de trabajo. Estas altas relaciones de paso geométrico-a-DFW se debieron principalmente al hecho de que los cilindros fruncidores tenían que ser asistidos por vacío para mantener la tripa contra el diente, permitiendo el estirado de la tripa con velocidades de rotación más lentas de lo normal, alcanzando generalmente un sobrefruncido tan bajo como del 130%. Este bajo sobrefruncido se facilitó mediante el vacío que impedía el deslizamiento de la tripa respecto del diente. Además, el diámetro del mandril usado para conseguir el paso geométrico más largo del pliegue en el procedimiento de Küko fue de solo 55% aproximadamente del diámetro inflado de la tripa desfruncida, mucho más pequeño que el valor del 70% encontrado habitualmente como el mínimo para la comercialización. Así, aunque este pequeño diámetro establecido del mandril alargará el paso geométrico del pliegue, también crea un producto que no se puede utilizar comercialmente y que es costoso de producir debido a la muy lenta velocidad de la máquina fruncidora.
La relación de la velocidad del cilindro fruncidor medida en la raíz del paso del diente V_{SR} a la velocidad de los rodillos de alimentación V_{FR} se conoce como sobrefruncido. Dicho de otra forma, el sobrefruncido es la relación del exceso de velocidad del diente del cilindro fruncidor con respecto a la velocidad de entrada de la tripa. El sobrefruncido es también aproximadamente igual a la relación de la distancia entre los dientes del cilindro fruncidor al paso geométrico del pliegue y se puede demostrar por la fórmula:
(1)Sobrefruncido = Distancia del paso geométrico del diente (circular) desde el borde anterior al borde posterior/PP,
en donde
(2)Distancia del paso geométrico del diente = Diámetro del diente del cilindro x \pi/ Número de dientes
\vskip1.000000\baselineskip
Además, el paso geométrico teórico del pliegue se puede calcular por la fórmula:
(3)PP = 2 x D_{M} (((D_{I}/D_{M})^{2} - COS^{2}\theta_{c})^{1/2} - SEN \ \theta_{c}) \ x \ 1,3
en donde D_{M} es el diámetro medio del mandril, D_{I} es el diámetro inflado de la tripa y \theta_{c} es el ángulo del cono, como se ha indicado anteriormente y explicado en la Patente US No. 4.210.981 concedida a Story. Debe observarse que en las fórmulas (1) y (2), la distancia del paso geométrico del diente se calcula a lo largo del arco de desplazamiento de los dientes. Por tanto, la distancia desde la raíz de un diente a la raíz de un diente adyacente, se mide a lo largo del arco de un círculo teórico que es definido por la posición de la raíz del paso de los dientes fruncidores alrededor del cilindro fruncidor. Este cálculo del paso geométrico del diente se puede determinar como el diámetro desde la raíz del paso del diente a la línea central del cilindro fruncidor x 2 \pi divido por el número de dientes del cilindro.
El diámetro inflado de la tripa se puede determinar midiendo el diámetro de la tripa en un estado desfruncido con una presión mínima de aire aplicada dentro de la tripa. Alternativamente, el diámetro inflado de la tripa se puede determinar multiplicando el ancho plano en seco de la tripa por 2/\pi. El factor 1,3 compensa la ligera configuración de arco del cono y las arrugas y se ha obtenido a través de experiencia práctica. De este modo, a medida que el diámetro del mandril se aproxima al diámetro inflado de la tripa, el paso geométrico teórico del pliegue llega a ser de cero. Para efectuar el cálculo, el ángulo del cono \theta_{c} se aproxima al 27%, basado en la velocidad de la tripa y en el diámetro de los cilindros fruncidores. En general, los ángulos del cono en productos fibrosos fruncidos se encuentran entre 25 y 35º. Las mediciones reales del ángulo del cono \theta se pueden efectuar por la siguiente fórmula con referencia a la figura 6:
ARCTAN[(D_{es}-D_{is})/2]/X,
en donde X es la distancia a lo largo del eje longitudinal del palo fruncido desde el borde exterior del palo a la cresta del primer pliegue en el diámetro exterior del palo fruncido y en donde D_{es} es el diámetro exterior del palo fruncido, D_{is} es el diámetro interior del palo fruncido, medidos ambos como el promedio de varias lecturas efectuadas con calibres, aplicando una presión suave a la superficie del palo fruncido como es usual en la industria.
El paso geométrico teórico del pliegue muestra el paso geométrico esperado del pliegue basado en el diámetro del mandril, diámetro inflado, ángulo del cono normalmente resultante en fábrica. Una exposición detallada del paso geométrico teórico del pliegue puede encontrarse en la Patente US No. 4.210.981 concedida a Story.
Tomando como base la fórmula (3) para el paso geométrico del pliegue, puede verse que para una tripa fibrosa que tiene las siguientes propiedades, 86 micrómetros de grosor antes del fruncido, DFW = 69,8 mm, D_{1} = 43 mm, a medida que el diámetro D_{1} del mandril aumenta de tamaño, el paso geométrico teórico del pliegue PP disminuye tanto en longitud como en la relación de PP-a-DFW como se muestra en el siguiente gráfico:
1
De este modo, puede verse que los pasos geométricos teóricos del pliegue más grandes que el ancho plano en seco solo se pueden conseguir con un mandril de un diámetro muy pequeño con respecto al diámetro inflado de la tripa en base a la fórmula del paso geométrico teórico del pliegue, pero estos mandriles tienen poco valor comercial puesto que el palo resultante ha de ser utilizado en el procesado de carne en un tubo de rellenado de diámetro muy pequeño, lo cual retardaría la productividad en gran medida. Además, los pasos geométricos del pliegue en la técnica convencional permanecen próximos a los valores pronosticados por el paso geométrico teórico del pliegue tal como se ha descrito en la fórmula anterior.
Cabría esperar que una vista de frente de un pliegue tuviera una sección transversal circular tal como se muestra en la Patente US No. 2.983.949. El modelo para el diámetro exterior máximo del palo fruncido, aplicado habitualmente cuando los diámetros del mandril fruncidor son de 70 a 85% del diámetro inflado de la tripa, empleando una tripa con una configuración circular del pliegue, se estima como [2 x diámetro inflado de la tripa - diámetro del mandril]. Cualquier valor que exceda de este representa una alta potencia de estirado, tal como aquella suficiente para crear una configuración ovalada del pliegue, como se describe también en la Patente US No. 2.983.949. De manera sorprendente, la potencia de estirado de los cilindros fruncidores en espiral es suficiente para deformar la tripa tubular desde una sección transversal circular normal a pliegues principales oblongos o elípticos sin necesidad de aplicar vacío u otra tecnología que aumente la fricción entre la tripa y los dientes fruncidores. Esta deformación del área en sección transversal de los pliegues se traduce en la formación de un diámetro exterior más grande del palo fruncido que es pronosticado por la fórmula para el diámetro exterior máximo, como puede verse a través de los siguientes ejemplos.
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Ejemplos
Se realizaron tres ensayos para obtener los siguientes ejemplos. Los dos primeros ensayos comprendían un ensayo que utiliza cilindros fruncidores axiales convencionales y un segundo ensayo que utiliza cilindros fruncidores en espiral en el mismo tipo de tripa y empleando un mandril con el mismo diámetro en ambos ensayos. El tercer ensayo se llevó a cabo con un mandril de diámetro más grande y con una tripa más grande. Cada una de las tripas empleadas en los siguientes ejemplos consistió en una tripa fibrosa. Sin embargo, se pueden emplear otros tipos de tripas. El tipo de tripa para los dos primeros ensayos fue una tripa fibrosa Teepak 1 M, que tiene las siguientes propiedades:
DFW = 69,8 mm (tripa desfruncida)
D_{l} = 43 mm
Grosor de la tripa = 86 micrómetros a un contenido en humedad del 16%, antes del remojo
D_{M} = 35,5 mm
D_{M}/D_{l} = 82,5%
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Ejemplo 1 Cabeza fruncidora axial estándar KuKo
El primer ensayo se efectuó empleando una cabeza fruncidora axial como la descrita anteriormente con respecto a la figura 2. La máquina fruncidora fue la Küko 5 distribuida por Küko Maschinenbau (descatalogada comercialmente) con el mandril de 35,5 mm antes indicado con un revestimiento de Teflón. La tripa fue humedecida previamente a un contenido medio en agua de 16% en peso y la tripa era del tipo que requería remojo después del fruncido y antes de la operación de relleno.
La tripa se alimentó a la máquina fruncidora a una velocidad de V_{FR} = 145 m/min y la velocidad de los cilindros fruncidores fue de V_{SR} = 346 m/min, para un sobrefruncido de 238,6%. Los huelgos entre los dientes fruncidores y el mandril fueron de 2,5 mm tal como se midieron con los dientes fruncidores próximos al mandril. Los huelgos normalizados que utilizan los métodos de fruncido existentes son de alrededor de 2,5 a 5 mm para impedir que la tripa se congestione o llegue a atascarse en la máquina fruncidora en la cabeza fruncidora. Este sobrefruncido también se puede determinar midiendo el paso geométrico del pliegue del palo fruncido e introduciendo el valor en la fórmula (1) anterior, en donde la distancia de los dientes (determinada como el diámetro desde el paso de la raíz a la línea central del cilindro fruncidor multiplicado por 2\pi y dividido luego por el número de dientes del cilindro) fue de 82,3 mm desde el borde anterior frontal al borde anterior frontal de los dientes del mismo cilindro fruncidor. Por tanto, el sobrefruncido = 82,3 mm/34,4 mm = 238,6%. Habitualmente, el sobrefruncido se encuentra entre 150 y 250% en el caso de la tecnología convencional.
Como es habitual en el caso de relaciones grandes de diámetro del mandril a diámetro de la tripa, se requiere un sobrefruncido muy grande para compensar la capacidad relativamente pobre de una cabeza fruncidora axial para estirar y plegar una tripa. En consecuencia, para mandriles con un diámetro mayor de 80% aproximadamente del diámetro inflado de la tripa en los métodos del estado de la técnica, se requieren normalmente sobrefruncidos de 200% o más para producir una potencia de estirado suficiente para estirar la tripa y formar pliegues. El paso geométrico teórico del pliegue, como se ha descrito en el ejemplo anterior, es de 32 mm para un mandril que tiene un diámetro que es del 82,5% del diámetro inflado de la tripa. Por tanto, el paso geométrico del pliegue para el ensayo fue de 106% del PP teórico y la relación PP-a-DFW fue de 34 mm/69,8 mm = 42,8%. En consecuencia, los cilindros fruncidores axiales que se mueven a dichas velocidades elevadas fueron capaces de impartir una ligera deformación de la sección transversal por otro lado circular de la tripa inflada. Después del fruncido, el diámetro exterior del palo fruncido fue de alrededor de 49 mm y, por tanto, alrededor de 114% del diámetro inflado de la tripa tal como se midió después del fruncido.
Ejemplo 2 Método de fruncido y tripa con características mejoradas
De manera sorprendente, se ha descubierto que mediante el uso de la cabeza fruncidora en espiral continua 20 ilustrada en la figura 2 anterior, y reduciendo el huelgo entre los dientes fruncidores 24 y el mandril 18, se pueden obtener palos fruncidos 30 que tienen pasos geométricos del pliegue bastante más grandes que el paso geométrico teórico del pliegue descrito anteriormente. El resultado sumamente importante del paso geométrico más largo del pliegue es la posibilidad de obtener palos fruncidos 30 con un diámetro exterior de más del 15% mayor que el diámetro inflado de la tripa en mandriles que tienen un diámetro de al menos 70 a 80% e incluso tan grande como de 90% del diámetro inflado de la tripa. Resulta ventajoso que el diámetro exterior del palo fruncido sea grande para conseguir así un volumen en el palo fruncido en el cual la tripa rellena, como se expondrá más adelante, sea capaz de humedecer adecuadamente una tripa diseñada para ser remojada después del fruncido. Por tanto, con diámetros exteriores más grandes del palo se puede dosificar más longitud de tripa al palo fruncido conservando al mismo tiempo una densidad de la tripa suficientemente baja sin reducir los diámetros interiores del palo fruncido, para permitir el remojo adecuado (niveles de humedad después del remojo de 25 a 40% en peso) de la tripa fibrosa después del fruncido. Los diámetros más grandes del mandril crean palos fruncidos con diámetros internos más grandes y ello es deseable debido a que un palo fruncido con un diámetro interior más grande permite rellenar la tripa en un cuerno de rellenado más grande. A medida que mejora la tecnología de rellenado, se emplean cuernos de rellenado de diámetro más grande para permitir el uso de una presión más grande con emulsiones que tienen una mayor viscosidad (tales como emulsiones extremadamente frías).
Los intentos anteriores para reducir sustancialmente el huelgo entre los dientes y el mandril fueron contrarios a los conocimientos convencionales debido a que, aunque se aumente la potencia de estirado, los cilindros fruncidores carecen de la geometría para depositar científicamente el pliegue formado por delante del diente sobre el cono del palo fruncido sin que la tripa llegue a atascarse o adherirse entre los rodillos de alimentación y los cilindros fruncidores. Los cilindros fruncidores en espiral que fueron desarrollados para utilizarse en una máquina fruncidora que originalmente utilizó cilindros fruncidores axiales estándar KuKo, se pueden ajustar para reducir el sobrefruncido y aumentar el paso geométrico del pliegue de tripas fruncidas en la máquina. Además, las tripas pueden ser fruncidas mediante los cilindros fruncidores en donde la cabeza fruncidora no gira alrededor del eje del mandril, al contrario que la cabeza axial KuKo que debe girar alrededor del eje del mandril con el fin de que pueda trabajar. Los resultados son similares en el caso de que la cabeza fruncidora en espiral gire o no lo haga alrededor del eje del mandril, siguiendo los preceptos de los cilindros fruncidores de Arnold descritos en la Patente US No. 3.454.982. En el sistema de Arnold, la cabeza fruncidora no necesita girar obligatoriamente alrededor del eje del mandril para facilitar la formación del diseño helicoidal en el palo fruncido debido a que los dientes están angulados oblicuamente para que puedan realizar el pliegue helicoidal. De acuerdo con la presente invención, se llevó a cabo un ensayo ejemplificativo para demostrar las mejoras tanto en el método como en el sistema para tripas fruncidas, así como las propias tripas fruncidas mejoradas.
Para la puesta en práctica, los ejemplos 1, 2 y 3 descritos utilizaron todos ellos el mismo accesorio de cabeza fruncidora 20. Para el ejemplo 2, los cilindros fruncidores fueron diseñados para que tuvieran huelgos de 1,75 mm entre la raíz 27 de los dientes fruncidores y el mandril y de 2,02 mm entre los bordes 40-46 y 42-48 del diente fruncidor 24 y se instalaron en la misma cabeza fruncidora KuKo como también se instalaron los cilindros fruncidores KuKo. En el ejemplo1, los cilindros fruncidores axiales KuKo se dispusieron en la cabeza y tenían huelgos de 2,5 mm en la raíz. El uso de menores huelgos en el ejemplo 2 es posible debido al ancho del diente y a la mayor potencia de estirado conseguida por el diseño de los cilindros fruncidores en espiral. Se descubrió de manera inesperada que los cilindros fruncidores en espiral 22 en los menores huelgos permiten que el sistema de fruncido 10 trabaje en un sobrefruncido muy bajo, incluso negativo, o dicho de otra manera, un sobrefruncido menor de 135% y tan bajo como 95%. El sobrefruncido en el presente ejemplo fue de 98%. Además, se pueden obtener resultados aceptables en sobrefruncidos de alrededor de 130% o menos, el cual es la mitad del sobrefruncido típico para un diámetro de mandril que es de 80% del diámetro inflado de la tripa, como en este ejemplo. De este modo, los sobrefruncidos más bajos o incluso ligeramente negativos permiten alargar en gran medida el paso geométrico del pliegue, permitiendo ello que los cilindros fruncidores giren muy lentamente en relación a los rodillos de alimentación, mientras que al mismo tiempo estiran los pliegues principales 32 con los dientes fruncidores 24. Los sobrefruncidos bajos próximos al 100% son inusuales, puesto que no toda la superficie del pliegue se pone en contacto con el diente fruncidor, siendo dirigida por este último, sobre el cono del pliegue, lo cual crea tradicionalmente un atasco durante el fruncido.
En el ejemplo 2, los cilindros fruncidores 22 trabajaron a una velocidad de los dientes de V_{SR} = 142 m/min en comparación con la velocidad de los rodillos de alimentación de V_{FR} = 145 m/min. El sobrefruncido resultante fue V_{SR}/V_{FR} = 98%. El paso geométrico resultante del pliegue PP = 86 mm, el cual es de 269% del PP teórico de 32 mm. La distancia entre los bordes anteriores 40 de los sucesivos dientes fruncidores 24 de cada cilindro fruncidor 22 fue de 84,4 mm (determinada como el diámetro de la raíz del paso a la línea central del cilindro fruncidor x 2\pi dividido por el número de dientes del cilindro), lo cual confirma el sobrefruncido de 98% en la fórmula (1) anterior en donde el Sobrefruncido = Distancia del diente/Paso geométrico del pliegue = 84,4 mm/86 mm = 98%.
El experto en la materia no habría intentado un sobrefruncido menor de 150%, debido a la relación extremadamente alta del diámetro del mandril al diámetro inflado de la tripa. Por tanto, los resultados del ejemplo 2 están trazados en el gráfico del paso geométrico teórico del pliegue de acuerdo con las fórmulas ofrecidas anteriormente:
2
Como puede verse a partir del gráfico anterior, el paso geométrico teórico del pliegue y la relación del paso geométrico teórico del pliegue a DFW, respectivamente, están trazados para un mandril de 35,5 mm para una tripa 1 M. La siguiente tabla muestra el comportamiento extraordinario de la tripa fruncida en el ejemplo 2 en comparación con los valores teóricos para el paso geométrico del pliegue y relaciones de paso geométrico del pliegue-a-DFW, verificando el ejemplo este valor teórico.
En base a la fórmula (3) para el paso geométrico teórico del pliegue y en base al gráfico anterior, que muestra los resultados del ejemplo 2, ha de entenderse que el paso geométrico teórico del pliegue disminuye a cero cuando el diámetro del mandril se aproxima al diámetro inflado de la tripa. Esto también significa que el paso geométrico del pliegue se reduce en longitud absoluta, reduciéndose de manera simultánea la relación del paso geométrico del pliegue al DFW. Si bien esto sigue siendo cierto para tripas fruncidas de acuerdo con las formas de realización de la presente invención, el diámetro exterior del palo fruncido 30 preparado con la invención será siempre mayor que el diámetro exterior de los palos fruncidos preparados de acuerdo con el estado de la técnica para todas las combinaciones comerciales usadas de mandriles, debido a la potencia de estirado mayor y más eficiente de los cilindros fruncidores en espiral.
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Ejemplo 3 Método de fruncido y tripa con características mejoradas
Se realizó un tercer ensayo con una tripa con un diámetro inflado D_{I} de 46,2 mm. Los valores de las variables relevantes para este ensayo fueron:
D_{M} = 37,5 mm
D_{I} = 46,2 mm
D_{M}/D_{I} = 81,2%
De nuevo, al reducirle sobrefruncido a 129%, el diámetro exterior fruncido resultante D_{es} fue de 54 mm, el cual es mayor que los 51,5 mm del estado de la técnica. Con el ejemplo 3, la relación del diámetro del mandril al diámetro inflado de la tripa fue de 81,5%. El paso geométrico teórico del pliegue para esta tripa, según la fórmula (3), fue de 37,9 mm. Después del fruncido, el palo fruncido tenía un paso geométrico del pliegue de 65 mm, el cual fue de 172% del paso geométrico teórico del pliegue. Igualmente, el DFW fue de 72,5 mm, lo cual se traduce en una relación del paso geométrico del pliegue-a-ancho plano en seco por encima de 90%. De manera más importante, el palo fruncido tenía también una relación de diámetro exterior del palo fruncido-a-diámetro inflado de la tripa de 117% basado en el D_{I} de 46,2 mm.
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La tripa fue fruncida con un contenido en humedad de aproximadamente 18% en peso, retirando así el palo fruncido del mandril de 37,5 mm, el diámetro interior del palo fruncido rebotó a 34,5 mm, el cual es todavía lo suficientemente grande para aplicaciones de rellenado en frío.
Discusión de resultados
Con referencia a las figuras 3 y 4, la capacidad de humectación de la tripa es una función de la densidad de la tripa en el palo fruncido y del tipo de técnica de fruncido empleada en el procedimiento de fruncido. La densidad de la tripa y aire que se encuentran en estado compacto en el palo fruncido se conoce tradicionalmente como "eficiencia de rellenado". Después del fruncido, los palos fruncidos 30 son ligados habitualmente por una red u otro dispositivo de restricción, y remojados en agua generalmente a 120º F durante aproximadamente 30 minutos, lo cual constituye la norma industrial, aunque existen diversas combinaciones. El volumen disponible para rellenar la tripa en un palo fruncido 30, como se muestra en la figura 3, se puede determinar por la fórmula (D_{es}^{2} - D_{is}^{2})\pi/4 x L_{s}, en donde D_{es} es el diámetro exterior de la tripa fruncida, D_{is} es el diámetro interior de la tripa fruncida y L_{s} es la longitud del palo fruncido, tal como se mide a lo largo del eje longitudinal. Varios tipos de tripa requieren diferentes volúmenes disponibles creados por el palo fruncido antes del remojo, puesto que las diversas tripas se hinchan de manera diferente tras la absorción de agua. Como se ha indicado anteriormente, el uso de mandriles más grandes para el fruncido, tales como mandriles con relaciones de diámetro del mandril a diámetro inflado de la tripa de 70%, 80% o mayores, aumenta la dificultad de obtener valores más grandes para el diámetro exterior del palo fruncido D_{es}. De acuerdo con los ejemplos 1 y 2 descritos anteriormente, se dosificaron fácilmente 129 pies de tripa al interior de la máquina fruncidora y posteriormente el remojo se efectuó con éxito, y la longitud final L_{s} del palo fruncido 30 fue de aproximadamente 38,14 cm o 1,25 pies manteniendo el diámetro interior correcto del palo fruncido.
El palo fruncido 30 absorbe agua por acción capilar a través de los espacios de aire entre los rebordes de los pliegues 32. El remojo se presenta tanto desde los espacios dentro del cono 36 definidos por los pliegues menores 34, como de los espacios existentes entre los pliegues principales 33 en el exterior del palo fruncido 30. En la tripa usada en el ejemplo 2, la humectación es más rápida desde el interior de la tripa, debido a que el interior de la tripa 12 tiene un revestimiento más grueso de viscosa que el exterior cuando de prepara para aplicaciones de rellenado comerciales. Por tanto, las fibras de papel pueden sobresalir a través de la viscosa y facilitar la absorción de agua por acción capilar al interior del espacio de los pliegues 32. Los pasos geométricos más largos del pliegue y el diámetro exterior más grande del palo del ejemplo 2 fueron esenciales a la hora de aumentar las propiedades de remojo de la tripa. La mayor capacidad de remojo es una función del paso geométrico más largo del pliegue, lo cual ayuda a crear un diámetro exterior más grande del palo, lo cual a su vez permitió el fruncido de longitudes más largas de tripa con menos compactación, de manera que se redujo la densidad de relleno. El paso geométrico más largo del pliegue se tradujo en un menor número de pliegues, reduciéndose en gran medida los pliegues molestos no eliminando los pliegues y arrugas indeseados, lo cual permitió una mayor separación sin restringir para que la humedad se desplace entre los pliegues para conseguir un remojo más profundo, así como para ayudar a incrementar los diámetros exteriores del palo fruncido.
Las tripas fruncidas 30 producidas por el método del ejemplo 2 proporcionaron propiedades inesperadas y deseables para tripas destinadas a productos alimenticios. Por ejemplo, el paso geométrico largo del pliegue PP de 86 mm se tradujo en un palo fruncido 30 que tiene un diámetro exterior D_{es} de aproximadamente 53,5 mm. Tras retirar el palo fruncido 30 del mandril 18, el diámetro interior D_{is} del palo fruncido 30 fue de 33,5 mm. En consecuencia, el palo fruncido 30 tenía un volumen disponible para la tripa de relleno determinado por [(DO palo)^{2}- (DI palo)^{2}] x \pi/4 x Longitud palo. Por tanto, el volumen del palo fruncido 30 producido por el método descrito en el ejemplo 2 fue de 521 cm^{3} versus el volumen de 383 cm^{3} del estado de la técnica. La siguiente tabla ilustra las características mejoradas de la realización mostrada en el ejemplo 2 (invención) en comparación con el ejemplo 1 (convencional).
3
El mayor volumen en el palo fruncido 30 disponible para la tripa de relleno permite mejores propiedades de remojo. Para que se comporte adecuadamente en aplicaciones de rellenado comerciales, el palo fruncido 30 preparado a partir de tripa fibrosa ha de ser capaz de retener al menos 35%, y preferentemente alrededor de 40% en peso de agua en la tripa después del remojo y/o fruncido. Algunas tripas fibrosas, cuando se fruncen con un contenido en humedad de 16 a 18% aproximadamente, son posteriormente remojadas en agua en un tanque de remojo como tradicionalmente se conoce en la industria. La temperatura del tanque de remojo fue de 120ºF durante aproximadamente 25-35 minutos (30 minutos en los ejemplos anteriores), lo cual es típico en la industria para remojar tripas destinadas a aplicaciones de rellenado comerciales. El palo fruncido 30 se remojó de acuerdo con la normativa industrial y retuvo al menos 40% de agua en peso de la tripa. Además, en el ejemplo 2 la longitud del pliegue es de al menos 269% del valor teórico y de 163% mayor que el paso geométrico del pliegue producido por el método del estado de la técnica del ejemplo 1.
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Por otro lado, el ejemplo 3 que utiliza una tripa de calibre ligeramente más grande en un mandril ligeramente más grande con una dosificación de 110 pies, consiguió un diámetro exterior del palo fruncido de 54 mm versus la tecnología anterior que consiguió un diámetro exterior del palo fruncido de 51,5 mm, lo cual se traduce en un volumen disponible para la tripa de relleno de 459 cm^{3} versus los 379 cm^{3} del estado de la técnica. La tripa del estado de la técnica no permitiría un remojo adecuado de 110 pies de tripa, mientras que si lo hace la tripa del ejemplo 3.
Los valores para los pasos geométricos del pliegue de la tripa fibrosa fruncida son extraordinarios para los ejemplos anteriores, ya que como se sabe los pasos geométricos de los pliegues producidos empleando métodos del estado de la técnica pueden producir pasos geométricos de los pliegues no mayores de alrededor de 120% del valor teórico y en ningún caso se han producido tripas fibrosas fruncidas a máquina con un paso geométrico del pliegue mayor de 130% del paso geométrico teórico del pliegue. Por ejemplo, los pasos geométricos de los pliegues producidos de acuerdo con el método usado en el ejemplo 2 pueden alcanzar al menos 200% del paso geométrico teórico del pliegue y, como en el ejemplo, más de 250% (269%) del paso geométrico teórico del pliegue. Además, el paso geométrico del pliegue de la tripa del ejemplo 3 fue de 172% del paso geométrico teórico del pliegue.
Se llevó a cabo otro ensayo empleando los mismos materiales y ajustes que en el ejemplo 2 anteriormente descrito con un mandril de 35,5 mm. En este ejemplo, se dosificaron 138 pies de tripa y la cabeza fruncidora se ajustó de manera que la misma no girase alrededor del mandril durante el fruncido. Todavía, el diámetro del palo fruncido fue de 54 mm y la tripa se remojó adecuadamente a más de 40% en peso de humedad.
Se realizó un ensayo similar con una tripa más gruesa que tiene el mismo DFW que la tripa 1 M pero con un grosor antes del fruncido de 76 micrómetros. Esta tripa consiguió un diámetro fruncido similar (53,5 mm) y se remojó adecuadamente con una dosificación de 150 pies de tripa en el palo fruncido. Antes de al nueva tecnología, esta misma tripa producida por diversos proveedores de tripas no pudieron ser fruncidas a más de 128 pies de tripa en el palo, empleando el mismo diámetro interior del palo fruncido y la misma longitud del palo, y cumpliendo los requisitos de capacidad de remojo. Estos ejemplos demuestran los resultados sorprendentes del nuevo método. Por tanto, se pueden emplear otros grosores y diámetros inflados de las tripas sin desviarse por ello del espíritu y alcance de la materia objeto aquí descrita.
La relación de paso geométrico del pliegue a ancho plano en seco de 128% del ejemplo 2 es ejemplificativa de la forma de realización mostrada anteriormente, teniendo en cuenta que el diámetro del mandril es aproximadamente de 83% del diámetro inflado de la tripa. Se pueden poner en práctica diversas tripas, sobrefruncidos y diámetros del mandril empleando los conceptos aquí descritos, para aumentar la relación del diámetro exterior del palo fruncido al diámetro inflado de la tripa a valores por encima de 115% con un diámetro de mandril que presenta dimensiones mayores del 70% del diámetro inflado de la tripa. Dicho de otro modo, las formas de realización de acuerdo con el método aquí descrito se traducen en palos fruncidos con un diámetro exterior del palo fruncido de al menos 5%, 10% o 15% aproximadamente más grande que el diámetro inflado de la tripa, fruncidos con un diámetro interior del palo de al menos 70% del diámetro inflado de la tripa. La tabla de resultados indicada anteriormente demuestra además que, en el palo fruncido, el número de pliegues se reduce de manera importante en la forma de realización descrita en el ejemplo 2 en comparación con el estado de la técnica y, lo que es más importante, la eficiencia de relleno se aumenta en gran medida. Por tanto, el número de pliegues, observados en una vista en sección transversal de la tripa, es igual a menos de 50% de los pliegues formados en la tripa de acuerdo con el método convencional. Debido a que existen menos pliegues, dando como resultado pliegues más largos, también existen menos pliegues molestos y se crea un diámetro exterior más grande, resultando ello en un incremento en el volumen disponible para la tripa de relleno. El mayor volumen para la tripa de relleno en comparación con el número de pies dosificados permite un volumen más grande para la absorción de agua durante el remojo.
Igualmente, en el ejemplo 1 el paso geométrico del pliegue de la tripa fruncida de manera convencional incluía un paso geométrico del pliegue de 34 mm, el cual fue de 106% del teórico tal como se calcula empleando la fórmula (3) anterior, demostrando así un ajuste próximo con la fórmula. Debe entenderse por tanto que a medida que aumenta el paso geométrico del pliegue, disminuye el número de pliegues para cualquier combinación dada de tripa y mandril, puesto que una frecuencia más larga de la espiral del pliegue reduce el número de pliegues reales para una determinada longitud de tripa desfruncida que se dosifica al interior del palo. Por tanto, debido a la tendencia a que se presenten agujeros pasantes en la tripa en los pliegues, dado que cada pliegue o arruga constituye un sitio probable de daños, la tripa fruncida en el ejemplo 2 presenta una fiabilidad más grande que las tripas producidas de acuerdo con el estado de la técnica debido a que presenta menos de la mitad del número de pliegues de una tripa fruncida con el paso geométrico teórico del pliegue.
Se han descrito varias modalidades de la invención. No obstante, ha de entenderse que pueden llevarse a cabo diversas modificaciones.
Por ejemplo, los ejemplos anteriores fueron realizados con tripas de dimensiones iguales en la misma máquina fruncidora. Ha de entenderse que el experto en la materia podría poner en práctica diferentes valores para el diámetro del mandril fruncidor, DFW de la tripa, número de dientes fruncidores, número de cilindros fruncidores incluidos en la cabeza del mandril y otras variaciones de acuerdo con los conceptos aquí descritos, sin desviarse por ello del alcance de la presente invención tal y como queda definida por las reivindicaciones.

Claims (9)

1. Un artículo que comprende:
una tripa fibrosa fruncida para productos alimenticios que define un palo fruncido, estando formado el palo fruncido a partir de una tripa tubular que tiene un diámetro inflado, siendo el palo fruncido sustancialmente tubular y teniendo un reborde de pliegue helicoidal alrededor de un eje longitudinal de la tripa en un estado desfruncido;
siendo el diámetro exterior del palo fruncido de al menos un porcentaje A del diámetro inflado de la tripa, en donde el diámetro exterior es el diámetro medio del exterior del palo fruncido a lo largo del eje longitudinal;
siendo el diámetro interior del palo fruncido de al menos un porcentaje B del diámetro inflado de la tripa, en donde el diámetro interior es el diámetro medio del interior del palo fruncido; y
un paso geométrico del pliegue, en donde el paso geométrico del pliegue se define como la distancia entre vértices adyacentes de los pliegues principales cuando la tripa en el palo fruncido está desfruncida; caracterizado porque A y B se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:
4
2. Un artículo según la reivindicación 1, que comprende además una relación de paso geométrico del pliegue-a-ancho plano en seco de al menos aproximadamente un porcentaje C, en donde el ancho plano en seco se define como el ancho de la tripa desfruncida medido normal al eje longitudinal cuando la tripa desfruncida se encuentra en un estado aplanado, en donde A, B y C se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:
5
3. Un artículo según la reivindicación 1, en donde el paso geométrico del pliegue es de al menos un porcentaje D de un paso geométrico teórico del pliegue, en donde el paso geométrico teórico del pliegue se define como
PP = 2 x D_{M} (((D_{I}/D_{M})^{2} - COS^{2}\theta_{c})^{1/2} - SEN \theta_{c}) \ x \ 1,3
en donde
PP
es el paso geométrico del pliegue;
D_{M}
es el diámetro interior del palo fruncido;
D_{I}
es el diámetro inflado
\theta_{c}
es el ángulo de cono del pliegue;
en donde A, B y D se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:
6
4. Un artículo según la reivindicación 1, en donde la tripa está fruncida en un mandril, teniendo el mandril un diámetro medio de al menos 75% del diámetro inflado de la tripa.
5. Un artículo según la reivindicación 1, en donde A es 120% y B es 70%, producido por el siguiente procedimiento:
\quad
introducir la tripa tubular en un estado aplanado por vía de uno o más rodillos de alimentación accionables para propulsar la tripa hacia el mandril, en donde dichos uno o más rodillos de alimentación imparten en la tripa la velocidad de los rodillos de alimentación;
\quad
inflar la tripa a un estado tubular alrededor del mandril, en donde el mandril tiene un eje longitudinal correspondiente al eje longitudinal de la tripa inflada; y
\quad
fruncir la tripa con una cabeza fruncidora dispuesta circunferencialmente alrededor del mandril, incluyendo la cabeza fruncidora una pluralidad de cilindros fruncidores que tienen una pluralidad de dientes fruncidores, teniendo cada diente fruncidor una raíz de diente definida como la porción del diente próxima al mandril, en donde cada uno de los cilindros fruncidores gira sobre un eje del cilindro fruncidor normal al eje longitudinal del mandril a una velocidad del cilindro fruncidor, en donde la velocidad del cilindro fruncidor es la velocidad lineal de la raíz del diente fruncidor cuando el diente fruncidor está próximo al mandril, y en donde la tripa es fruncida en un sobrefruncido menor que un porcentaje E, calculándose el sobrefruncido como una relación de la velocidad de los rodillos de alimentación a la velocidad de la raíz de los dientes de los cilindros fruncidores, en donde E es 105% o 150%.
6. Un artículo según la reivindicación 1, en donde A es 120% y B es 70%, producido por el procedimiento de la reivindicación 5 en donde E es 105%, en donde la velocidad de los rodillos de alimentación es al menos igual a la velocidad de los dientes de los cilindros fruncidores.
7. Un artículo según la reivindicación 1, en donde A es 120% y B es 70%, producido por el procedimiento de la reivindicación 6, en donde el paso geométrico del pliegue es determinado por la distancia circular entre cada uno de la pluralidad de dientes del cilindro fruncidor dividido por el sobrefruncido.
8. Un método para fruncir una tripa que comprende:
\quad
alimentar una tripa fibrosa no fruncida a través de al menos un rodillo de alimentación sobre un mandril a una velocidad del rodillo de alimentación, en donde el mandril tiene un eje longitudinal y un diámetro de mandril y en donde la velocidad del rodillo de alimentación se mide a lo largo del eje longitudinal del mandril;
\quad
inflar la tripa alrededor del mandril, en donde la tripa tiene un eje longitudinal que sustancialmente corresponde al eje longitudinal del mandril durante el fruncido, y en donde el diámetro del mandril está comprendido aproximadamente entre un porcentaje F y un porcentaje G del diámetro inflado de la tripa;
\quad
dirigir la tripa sin fruncir hacia una cabeza fruncidora, incluyendo la cabeza fruncidora:
\quad
una pluralidad de cilindros fruncidores dispuestos en un desplazamiento sustancialmente uniforme y circunferencialmente alrededor del mandril; y
\quad
una pluralidad de dientes fruncidores dispuestos alrededor del perímetro de cada uno de los cilindros fruncidores, incluyendo los dientes fruncidores una raíz próxima al mandril y adaptada para girar en la dirección de desplazamiento de la tripa a medida que esta última se dirige hacia la cabeza fruncidora, en donde los cilindros fruncidores giran a una velocidad de los cilindros fruncidores, midiéndose la velocidad de los cilindros fruncidores en la raíz de los dientes cuando uno de la pluralidad de los dientes fruncidores está próximo al mandril; y
tirar de la tripa en un palo fruncido con los dientes fruncidores, incluyendo el palo fruncido un diámetro exterior del palo fruncido de al menos un porcentaje H del diámetro inflado de la tripa, y en donde el palo fruncido se frunce en un sobrefruncido de menos de aproximadamente un porcentaje I, caracterizado porque F, G, H e I se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:
7
9. Un método según la reivindicación 8, en donde el palo fruncido incluye un paso geométrico del pliegue definido como la distancia entre pliegues principales cuando el palo fruncido es desfruncido, en donde la tripa incluye además un ancho plano en seco definido como el ancho de la tripa normal al eje longitudinal en un estado aplanado desfruncido, y en donde el paso geométrico del pliegue es de al menos aproximadamente un porcentaje J del ancho plano en seco, en donde F, G, H, I y J se eligen de acuerdo con la siguiente tabla:
8
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