ES2317296T3 - Envoltura fruncida. - Google Patents
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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.
Esta descripción se refiere a envolturas
tubulares para productos alimenticios y, más particularmente, a una
envoltura fruncida mejorada para productos alimenticios.
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.
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.
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.
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:
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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%
\vskip1.000000\baselineskip
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.
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:
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.
\vskip1.000000\baselineskip
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.
\global\parskip0.900000\baselineskip
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.
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).
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.
\global\parskip1.000000\baselineskip
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:
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:
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:
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:
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:
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