ES2328425T3 - Camaras de tratamiento mediante campo electrico pulsante de alta tension para la conservacion de productos alimentarios liquidos. - Google Patents
Camaras de tratamiento mediante campo electrico pulsante de alta tension para la conservacion de productos alimentarios liquidos. Download PDFInfo
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Abstract
Dispositivo de tratamiento mediante campo eléctrico pulsante (200) para la conservación de un producto líquido, que comprende: (a) un primer electrodo (201) para suministrar un campo eléctrico al producto líquido y que tiene una cámara de flujo del electrodo (207) para aceptar el producto líquido y para establecer un contacto eléctrico con el producto líquido; en el que la cámara de flujo del electrodo comprende una abertura de entrada (213) y una abertura de salida (209); (b) un segundo electrodo (203) para suministrar un campo eléctrico al producto líquido y que tiene una cámara de flujo del electrodo (208) para aceptar el producto líquido y para establecer un contacto eléctrico con el producto líquido; en el que la cámara de flujo del electrodo comprende una abertura de entrada (211) y una abertura de salida (215); (c) por lo menos un aislante (202) situado entre el primer y el segundo electrodos para aislar eléctricamente el primer y el segundo electrodos entre sí; el aislante comprende una cámara de flujo del aislante (206) para aceptar el producto líquido de la cámara de flujo procedente de la cámara de flujo del primer electrodo, que comprende una abertura de entrada (209) y una abertura de salida (211); caracterizado por el hecho de que (1) la abertura de entrada de la cámara de flujo del aislante (209) y la abertura de salida de la cámara de flujo del primer electrodo están posicionados el uno adyacente con el otro y tienen una sección transversal de geometría similar; y (2) la abertura de salida de la cámara de flujo del aislante (211) y la abertura de entrada de la cámara de flujo del segundo electrodo están posicionados el uno adyacente con el otro y tienen una sección transversal de geometría similar; y en el que el dispositivo de tratamiento mediante campo eléctrico pulsante permite un flujo continuo del producto líquido.
Description
Cámaras de tratamiento mediante campo eléctrico
pulsante de alta tensión para la conservación de productos
alimentarios líquidos.
La presente invención se refiere en general a
sistemas y procedimientos para la conservación de alimentos, más
específicamente, a un dispositivo de tratamiento mediante campo
eléctrico pulsante para la inactivación de las bacterias y
microorganismos que se encuentran en los productos de alimentación
líquidos.
La preservación de los productos alimentarios es
una actividad industrial y comercial importante y se basa
principalmente en la inactivación, o destrucción, de los
microorganismos en el producto alimentario. Los procedimientos ya
existentes para la preservación alimentaria incluyen el uso de sales
(p. ej., cloruro sódico), deshidratación, pasteurización por calor
y congelación para la inactivación de los microorganismos presentes
en el producto alimentario. Sin embargo, muchos de estos
procedimientos afectan al color, textura, aroma y gusto de los
alimentos preservados. Por ejemplo, la pasteurización por calor
puede dar lugar a daño térmico del producto alimentario y puede
afectar adversamente su gusto, aroma y contenido nutriente. Como
consecuencia de estas y otras desventajas, los investigadores se han
esforzado en desarrollar técnicas no térmicas para la esterilización
de los alimentos.
Una de dichas técnicas no térmicas para la
esterilización de los alimentos se conoce como tratamiento mediante
Campo Eléctrico Pulsante (de ahora en adelante PEF). En general, en
el tratamiento con PEF, se aplica un voltaje de campo eléctrico
entre dos electrodos en donde el material alimentario se encuentra
entre los citados electrodos. Debido a que muchos productos
alimentarios líquidos están compuestos fundamentalmente de agua y
nutrientes tales como proteinas, vitaminas, triglicéridos y
minerales, se induce un correspondiente campo eléctrico en el
producto alimentario y ello debilita la estructura de la célula de
las bacterias. El efecto bactericida causado por el tratamiento
mediante PEF se explica mejor con lo que se conoce como la Teoría de
la Ruptura Dieléctrica.
Según la Teoría de la Ruptura Dieléctrica, el
tratamiento con PEF reduce la actividad de las bacterias y otros
microorganismos por alteraciones de la estructura celular de
bacterias y microorganismos. El campo eléctrico aplicado induce un
potencial eléctrico a través de la membrana de una célula viva. Este
potencial eléctrico, a su vez, da lugar a una separación de la
carga electrostática en la membrana de la célula que se basa en la
naturaleza polar de las moléculas de la membrana celular. Cuando
este potencial eléctrico supera un valor crítico, se forman poros
en las áreas débiles de la membrana celular. Cuando el valor crítico
se supera con un margen amplio, la formación de poros y el daño a
la membrana celular tienen un efecto letal sobre las bacterias o
los microorganismos. Sin embargo, el efecto letal del tratamiento
con PEF depende de muchos factores que incluyen, inter alia,
de la fuerza y duración del campo eléctrico aplicado, de la
temperatura de tratamiento y de las especies de bacterias y/o
microorganismos que se han de desactivar. Para una información
adicional sobre los aspectos de ingeniería del tratamiento con PEF,
ver Zang, Q.; G.V.Barbosa-Cánovas y B.G.Swanson,
Engineering Aspects of Pulsed Electric Field Pasteurization. Journal
of Food Engineering, vol. 25, pag. 261-281,
(1994).
En particular, el efecto letal del tratamiento
con PEF sobre las esporas de las bacterias será limitado de ahora
en adelante. Los resultados limitados se deben en parte a la
estructura rígida de las esporas bacterianas y a la capacidad para
resistir las condiciones medioambientales desfavorables. Por tanto,
los dispositivos y procedimientos actuales para la inactivación de
las esporas bacterianas solamente han conseguido un éxito
limitado.
Según la presente invención, se proporciona un
dispositivo para el tratamiento mediante campo eléctrico pulsante
(PEF) para la preservación de productos líquidos, en particular, de
productos alimentarios líquidos. La patente
US-A-4434357 describe un dispositivo
para el tratamiento mediante PEF que incluye un primer y un segundo
electrodos para el suministro de un campo eléctrico al producto
líquido. Cada electrodo incluye una cámara de flujo del electrodo
para aceptar el flujo del producto líquido y para hacer contacto
eléctrico con el producto líquido. El dispositivo para el
tratamiento mediante PEF incluye también, por lo menos, un aislante
posicionado entre el primer y el segundo electrodos y para el
aislamiento eléctrico entre sí del primer y el segundo electrodos.
El aislamiento eléctrico incluye una cámara de flujo del aislante
para la aceptación del flujo del producto líquido desde la cámara
de flujo del primer electrodo y la cámara de flujo del segundo
electrodo. La cámara de flujo del primer electrodo incluye una
abertura de entrada y una abertura de salida. De manera similar, la
cámara de flujo del segundo electrodo incluye una abertura de
entrada y una abertura de salida. La cámara de flujo del aislante
también incluye una abertura de entrada y una abertura de salida.
La cámara de flujo del aislante y las cámaras de flujo de los
electrodos se configuran de manera que comprendan una cámara de
flujo tubular única para aceptar el flujo del producto líquido a
través del dispositivo de tratamiento con PEF. Según la presente
invención, dicho dispositivo se caracteriza por el hecho de que la
abertura de entrada de la cámara de flujo del aislante y la
abertura de salida de la cámara de flujo del primer electrodo se
posicionan de manera adyacente la una con la otra y tienen una
sección transversal con geometría parecida y, de manera similar, la
abertura de salida de la cámara de flujo del aislante y la abertura
de entrada de la cámara de flujo del segundo electrodo se
posicionan de manera adyacente la una con la otra y tienen una
sección transversal con geometría similar.
Las patentes
US-A-5514391 y
US-A-5235905 también describen
dispositivos para tratamiento con PEF para productos alimentarios
líquidos. Nada sugiere los hechos que caracterizan la presente
invención.
La presente invención también proporciona un
sistema de tratamiento con PEF para la preservación y
esterilización de un producto alimentario líquido. El sistema
incluye un generador de pulsos de alto voltaje para suministrar un
campo eléctrico pulsante, un dispositivo para el tratamiento de un
producto líquido con PEF, tal como se ha descrito anteriormente,
para someter el producto líquido al campo eléctrico pulsante, un
tanque de equilibrio para el almacenamiento del producto alimentario
líquido que se ha de tratar, un dispositivo de desoxigenación para
la eliminación del oxígeno y otros gases del producto alimentario
líquido, una bomba sin pulsos para proporcionar un flujo contínuo
del producto alimentario líquido en el sistema de tratamiento, por
lo menos un intercambiador de calor para regular la temperatura del
producto alimentario líquido, y un dispositivo de almacenamiento
aséptico para empaquetar el producto alimentario líquido. El
dispositivo de tratamiento del producto líquido mediante PEF está
en comunicación de circuito con el generador de pulsos de alto
voltaje.
El dispositivo para el tratamiento mediante PEF
puede incluir un miembro de inserción para proporcionar contacto
eléctrico al producto líquido, estando el miembro de inserción
situado en el interior de las cámaras del electrodo y del aislante.
Puede comprender diversos miembros conductores y por lo menos un
miembro aislante. Los diversos miembros conductores proporcionan
contacto eléctrico al producto líquido y el por lo menos un miembro
aislante proporciona aislamiento eléctrico entre los diferentes
miembros conductores. El miembro de inserción puede incluir un
cuerpo cilíndrico que está localizado concéntricamente dentro de la
única cámara de flujo que está comprendida por las cámaras de flujo
del electrodo y del aislante.
La presente invención proporciona además un
procedimiento para la inducción de un campo eléctrico pulsante en
un producto líquido para la inactivación de las esporas bacterianas.
El procedimiento incluye las etapas de bombeo del producto líquido
a través de un dispositivo de tratamiento de manera que se crea un
flujo de producto líquido en el dispositivo de tratamiento,
generando diversos campos eléctricos pulsantes en el producto
líquido, en donde la dirección del campo eléctrico pulsante que se
ha inducido es paralela al flujo del producto líquido. Además, la
etapa de generar diversos campos eléctricos pulsantes incluye la
etapa de generar un campo eléctrico pulsante con un rango de
frecuencia de 500 Hz a 20 kHz y un rango de campo eléctrico de 15
kV/cm a 160 kV/cm. El procedimiento incluye de manera deseable la
etapa de regular la temperatura del producto líquido en el margen
de 31 a 36ºC. Adicionalmente, la etapa de generar un campo eléctrico
pulsante puede incluir una etapa de generar un campo eléctrico
pulsante con una longitud de pulso de 1 a 20 microsegundos.
De manera deseable, una realización de la
presente invención proporciona un dispositivo para el tratamiento
mediante PEF que incluye por lo menos una cámara de tratamiento de
flujo tubular.
De manera deseable, una realización de esta
invención proporciona un sistema PEF para la preservación de los
productos alimentarios líquidos que incluye una bomba sin pulsos
para proporcionar una velocidad constante del producto líquido con
el fin de asegurar una dosis de tratamiento uniforme.
De manera deseable, una realización de esta
invención proporciona un sistema PEF, dispositivo y procedimiento
para la inactivación de las esporas bacterianas además de los
microorganismos vegetativos, con lo cual se consigue que el
sistema, dispositivo y procedimiento sea adecuado para la
esterilización de productos alimentarios, nutricéuticos, cosméticos
y farmacéuticos.
En los dibujos que se adjuntan, que se
incorporan al documento y que constituyen una parte de la
especificación, se ilustran realizaciones de la invención, las
cuales, juntamente con la descripción general de la invención que
se da a continuación, sirven para ejemplificar los principios de
esta invención.
La Figura 1 es una ilustración esquemática del
sistema de PEF de la presente invención para alargar la vida de
almacenamiento de los productos líquidos perecederos y que se pueden
bombear utilizando un dispositivo de tratamiento mediante un campo
eléctrico pulsante (PEF).
La Figura 2A es una vista lateral de sección
transversal de una primera realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene electrodos cilíndricos y
aislante cilíndrico.
La Figura 2B es una vista de una sección tomada
a lo largo de la línea de la sección 2B-2B de la
Figura 2A.
La Figura 3A es una vista lateral de sección
transversal de una segunda realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene electrodos no cilíndricos y
aislante no cilíndrico.
La Figura 3B es una vista de una sección tomada
a lo largo de la línea de la sección 3B-3B de la
Figura 3A.
La Figura 4 es una vista lateral de sección
transversal de una tercera realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene cámaras de flujo de electrodos
cónicas.
La Figura 5 es una vista lateral de sección
transversal de una cuarta realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene tres electrodos y dos
aislantes.
La Figura 6 es una vista lateral de sección
transversal de una quinta realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene dos electrodos de diferente
geometría transversal.
La Figura 7 es una vista lateral de sección
transversal de una sexta realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF
La Figura 8A es una vista lateral de sección
transversal de una séptima realización de un dispositivo de
tratamiento mediante PEF que tiene miembros conductores y aislantes
localizados concéntricamente dentro de las cámaras de flujo.
La Figura 8B es una vista de una sección tomada
a lo largo de la línea de la sección 8B-8B de la
Figura 8A.
La Figura 9 es un gráfico que ilustra el efecto
del tiempo de duración del pulso sobre la inactivación de las
esporas bacterianas a la misma energía de entrada.
La Figura 10 es un gráfico que ilustra el efecto
de la inactivación de las esporas bacterianas a medida que se varía
la frecuencia del campo eléctrico pulsante.
La Figura 11 es un gráfico que ilustra el efecto
de la variación de la temperatura sobre la inactivación de las
esporas bacterianas.
La Figura 12 es un gráfico que ilustra el efecto
sobre la inactivación de las esporas en dos medios de tratamiento a
medida que varía el tiempo de tratamiento.
La Figura 13 es un gráfico de barras que ilustra
el efecto sobre la inactivación de las esporas bacterianas a
diferentes intensidades de campo eléctrico a medida que varía el
tiempo de tratamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
En la Figura 1 se ilustra un sistema de
tratamiento mediante un campo eléctrico pulsante (PEF). El sistema
incluye un tanque de equilibrio 101, un desoxigenador 102, una bomba
sin pulsos 104, intercambiadores de calor 105A, B y C, dispositivos
de tratamiento mediante PEF 106A, B y C, un generador de pulsos de
alto voltaje 107 y un dispositivo de empaquetamiento aséptico 108.
El tanque de equilibrio 101 contiene el producto líquido que se ha
de tratar mediante el sistema PEF. El producto líquido puede ser
diferentes tipos de productos, incluyendo productos alimentarios
comestibles que presentan una viscosidad o capacidad de extrusión
que permite forzar el producto alimentario con un flujo a través de
la cámara de tratamiento. Otros productos líquidos incluyen
productos que se pueden extrudir tales como pastas o emulsiones de
carne, productos fluidos tales como bebidas, productos lácteos
fluidos, caldos, salsas y sopas, y papillas que contienen partículas
de alimentos tales como estofados, y sopas que contienen partículas
de alimentos y vegetales cocidos o no cocidos o papillas de grano.
Además, el producto alimentario líquido puede incluir nutricéuticos,
y productos cosméticos y farmacéuticos. El tanque de equilibrio 101
está en comunicación física con el desoxigenador 102. El
desoxigenador 102 sirve para eliminar los gases disueltos y/o las
burbujas del producto que podrían afectar de manera adversa el
desarrollo de un campo eléctrico substancialmente uniforme en el
producto líquido cuando se trata en los dispositivos de tratamiento
mediante PEF 106A, B y C.
La bomba sin pulsos 104 está en comunicación
física con la unidad de desoxigenación 102. La bomba sin pulsos 104
proporciona al sistema de tratamiento con PEF un flujo del producto
líquido a una velocidad constante para asegurar un tratamiento
uniforme. La bomba sin pulsos 104 está además en contacto físico con
el intercambiador de calor 105A y el dispositivo de tratamiento
mediante PEF 106A.
Los intercambiadores de calor 105A, B y C están
en comunicación física con los dispositivos de tratamiento mediante
PEF 106A, B y C, tal como se muestra en la Figura 1. Aunque la
Figura 1 ilustra el uso de tres intercambiadores de calor
alternando con tres dispositivos de tratamiento mediante PEF, son
posibles diferentes combinaciones que impliquen más o menos
intercambiadores de calor y dispositivos de tratamiento con PEF. Por
ejemplo, el sistema de tratamiento con PEF puede incluir sólo un
intercambiador de calor y un dispositivo de tratamiento mediante
PEF. En general, el número de intercambiadores de calor y el número
de dispositivos de tratamiento mediante PEF dependerá del diseño
del sistema y de los objetivos del tratamiento. Los intercambiadores
de calor 105A, B y C sirven principalmente como reguladores de
temperatura para el sistema de tratamiento mediante PEF. Tal como
se muestra en la Figura 1, la temperatura del producto líquido se
regula en primer lugar con un intercambiador de calor antes de
entrar en un dispositivo de tratamiento mediante PEF para la
esterilización o la inactivación bacteriana.
En referencia todavía a la Figura 1, el
generador de pulsos de alto voltaje 107, está en comunicación por
medio de un circuito con cada uno de los dispositivos de tratamiento
mediante PEF. El generador de pulsos de alto voltaje 107
proporciona dispositivos para el tratamiento mediante PEF con una
forma de onda de alto voltaje que tiene niveles de voltaje, rangos
de frecuencia y tiempos de duración del pulso variables.
El último dispositivo de tratamiento mediante
PEF (106C) está en comunicación física con el dispositivo de
empaquetamiento aséptico 108. El dispositivo de empaquetamiento
aséptico 108 sirve para empaquetar y sellar asépticamente el
producto líquido en un ambiente estéril. Uno de dichos dispositivos
de empaquetamiento aséptico que se puede obtener comercialmente es
la Máquina de Empaquetamiento Aséptico LaborPack/2 Benco.
En referencia ahora a la Figura 2A, se muestra
una vista lateral de una sección transversal de una realización de
un dispositivo de tratamiento con campo eléctrico pulsante 200. El
dispositivo de tratamiento mediante PEF 200 incluye un primer
electrodo 201, un segundo electrodo 203 y un aislante 202. El primer
electrodo 201 incluye una cámara de flujo del electrodo 207 para
realizar contacto eléctrico con el producto líquido y para permitir
que el producto líquido fluya a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF 200. De manera similar, el electrodo 203
incluye una cámara de flujo del electrodo 208 para realizar contacto
eléctrico con el producto líquido y para permitir que el producto
líquido fluya a través del dispositivo de tratamiento mediante PEF
200. Las cámaras de flujo de los electrodos 207 y 208 incluyen cada
una de ellas aberturas de entrada y de salida en 213 y 209, y 211 y
215, respectivamente.
El aislante 202 está en comunicación física con
el primer electrodo 201 y el segundo electrodo 203. El aislante 202
incluye una cámara de flujo del aislante 206 para permitir el flujo
del producto líquido desde el primer electrodo 201 hasta el segundo
electrodo 203. La cámara de flujo del aislante 206 está en
comunicación física con la cámara de flujo del primer electrodo
207 y con la cámara de flujo del segundo electrodo 208 e incluye
aberturas de entrada y salida 209 y 211 respectivamente. Tal como se
muestra en la Figura 2A, el primer electrodo 201, el segundo
electrodo 203, el aislante 202, la cámara de flujo del primer
electrodo 207 y la cámara de flujo del segundo electrodo 208 se
forman y configuran de manera que las cámaras de flujo de los
electrodos 207 y 208 y la cámara de flujo del aislante 206 formen
una única cámara de flujo tubular a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF. La abertura de entrada de la cámara de
flujo del aislante y la abertura de salida de la cámara de flujo
del primer electrodo se colocan adyacentes la una con la otra y
tienen una geometría de sección transversal parecida. De manera
similar, la abertura de salida de la cámara de flujo del aislante y
la abertura de entrada de la cámara de flujo del segundo electrodo
se colocan adyacentes la una con la otra y tienen una geometría de
sección transversal similar. El término "similar" se usa de
ahora en adelante para indicar el concepto de que uno se puede
apartar algo de la forma y dimensiones del conjunto de las
aberturas de las entradas y salidas y mantener todavía un grado
global de similitud en la geometría y/o funcionalidad. Por ejemplo,
las formas y dimensiones físicas de las aberturas de entrada y de
salida no necesitan ser idénticas, es decir, las aberturas de
entrada y salida de la cámara de flujo del aislante pueden ser
ligeramente mayores o menores que las aberturas de entrada y salida
de la cámara de flujo del electrodo y vice-versa.
Además, la abertura de entrada o salida de la cámara de flujo del
electrodo puede ser elíptica mientras que la abertura de entrada o
salida de la cámara de flujo del aislante puede ser circular, o
vice-versa. Por tanto, debe ser aparente que las
aberturas de entrada y/o salida de las cámaras de flujo de un
electrodo y las aberturas de entrada y/o salida de la cámara de
flujo del aislante pueden tener formas y dimensiones diferentes y
mantener todavía simetrías de sección transversal similares.
En referencia ahora a la Figura 2B, se muestra
una vista en sección tomada a lo largo de la línea de sección
2B-2B de la Figura 2A del dispositivo de tratamiento
mediante PEF 200. El aislante 202 incluye además una superficie
aislante cilíndrica externa 214 y una superficie aislante cilíndrica
interna 210. El electrodo 201 incluye una superficie externa
cilíndrica del electrodo en el límite 210 que está en comunicación
física con la superficie cilíndrica interna del aislante, también
localizada en el límite 210. El electrodo 201 incluye además una
superficie cilíndrica interna del electrodo 212 que forma la cámara
de flujo del electrodo 207.
Con referencia ahora a la Figura 3A, se muestra
una vista lateral de una sección transversal de una realización de
un dispositivo de tratamiento con campo eléctrico pulsante 300. Tal
como resulta evidente a partir de la Figura 2A, el dispositivo de
tratamiento mediante PEF 300 y el dispositivo de tratamiento
mediante PEF 200 tienen vistas laterales de sección transversal
similares. En particular, el dispositivo de tratamiento con PEF 300
incluye un primer electrodo 301, un segundo electrodo 303 y un
aislante 302. El primer electrodo 301 incluye una cámara de flujo
del electrodo 307 para efectuar contacto eléctrico con el producto
líquido y permitir que el producto líquido fluya a través del
dispositivo de tratamiento con PEF 300. De manera similar, el
electrodo 303 incluye una cámara de flujo del electrodo 308 para
realizar contacto eléctrico con el producto líquido y para permitir
que el producto líquido fluya a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF 300. Las cámaras de flujo de los
electrodos 307 y 308 incluyen cada una de ellas aberturas de entrada
y de salida.
El aislante 302 está en comunicación física con
el primer electrodo 301 y el segundo electrodo 303. El aislante 302
incluye una cámara de flujo del aislante 306 para permitir el flujo
del producto líquido desde el primer electrodo 301 hasta el segundo
electrodo 303. La cámara de flujo del aislante 306 está en
comunicación física con la cámara de flujo del primer electrodo 307
y con la cámara de flujo del segundo electrodo 308 e incluye
aberturas de entrada y salida. Tal como se muestra en la Figura 3A,
el primer electrodo 301, el segundo electrodo 303, el aislante 302,
la cámara de flujo del primer electrodo 307, la cámara de flujo del
aislante 306 y la cámara de flujo del segundo electrodo 308 se
forman y configuran de manera que las cámaras de flujo de los
electrodos 307 y 308 y la cámara de flujo del aislante 306 forman
una única cámara de flujo tubular a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF 300. La abertura de entrada de la cámara de
flujo del aislante y la abertura de salida de la cámara de flujo
del primer electrodo se colocan adyacentes la una con la otra y
tienen una geometría de sección transversal similar. De manera
similar, la abertura de salida de la cámara de flujo del aislante y
la abertura de entrada de la cámara de flujo del segundo electrodo
se colocan adyacentes la una con la otra y tienen una geometría de
sección transversal similar. En todas las realizaciones de ahora en
adelante, se debe aplicar generalmente la anterior configuración de
las aberturas de entrada y de salida de la cámara de flujo del
aislante con las aberturas de entrada y de salida de la cámara de
flujo del electrodo.
En referencia ahora a la Figura 3B, se muestra
una vista en sección tomada a lo largo de la línea de sección
3B-3B de la Figura 3A del dispositivo de tratamiento
mediante PEF 300. El aislante 302 incluye además una superficie
rectangular externa 314 y una superficie rectangular interna que
tiene los extremos redondeados en el límite 310. El primer
electrodo 301 también incluye una superficie rectangular externa con
extremos redondeados en el límite 310 y además está en comunicación
física con la superficie rectangular interna del aislante, también
localizada en el límite 310. El primer electrodo 301 incluye además
una superficie rectangular interna 312 con extremos redondeados 316
y 318. La superficie rectangular interna 312 forma la cámara de
flujo del electrodo 307. Debe remarcarse que a partir de las
Figuras 2B y 3B, la sección de un dispositivo de tratamiento
mediante PEF puede presentar diferentes geometrías basadas en
factores de diseño tales como la naturaleza del producto líquido
(viscosidad, partículas, resistencia eléctrica, etc.), velocidad del
flujo del producto líquido, fuerza del campo eléctrico aplicado,
etc. Por tanto, las geometrías de la sección transversal del
dispositivo de tratamiento mediante PEF pueden variar desde
secciones transversales tubulares o cilíndricas con cámaras de
flujo tubulares o cilíndricas, tal como se muestra en la Figura 2B,
hasta secciones transversales rectangulares con cámaras de flujo
rectangulares, tal como se muestra en la Figura 3B. Otras geometrías
de sección transversal posibles para el dispositivo de tratamiento
mediante PEF y para las cámaras de flujo incluyen geometrías
uniformes o no uniformes y diferentes geometrías elípticas.
En la figura 4A se ilustra una vista lateral de
una sección transversal de una tercera realización de un
dispositivo de tratamiento con campo eléctrico pulsante 400, que
tiene cámaras de flujo de los electrodos cónicas 407 y 408. El
dispositivo de tratamiento mediante PEF 400 incluye un primer
electrodo 401, un segundo electrodo 403 y un aislante 402. El
primer electrodo 401 incluye una cámara de flujo del electrodo 407
para realizar contacto eléctrico con el producto líquido y para
permitir que el producto líquido fluya a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF 400. La cámara de flujo del electrodo 407
incluye superficies cónicas 424 y 426 y aberturas de entrada y
salida. De manera similar, el electrodo 403 incluye una cámara de
flujo del electrodo 408 para realizar contacto eléctrico con el
producto líquido y para permitir que el producto líquido fluya
hacia fuera del dispositivo de tratamiento mediante PEF 400. Además,
la cámara de flujo del electrodo 408 incluye superficies cónicas
420 y 422 y las aberturas de entrada y salida. Las superficies
cónicas 424 y 426 pueden ser elementos de varios diseños de la
sección transversal de la cámara de flujo del electrodo 407. De
manera similar, las superficies cónicas 420 y 422 pueden ser
elementos de varios diseños de la sección transversal de la cámara
de flujo del electrodo 408. Por ejemplo, las cámaras de flujo de los
electrodos 407 y 408 pueden incluir geometrías de sección cónica
que incluyen las superficies cónicas 424, 426, 420 y 422. Además,
las cámaras de flujo de los electrodos 407 y 408 pueden tener
geometrías de sección elíptica o rectangular con áreas decrecientes
que incluyen superficies cónicas 424, 426, 420 y 422. En
consecuencia, las cámaras de flujo de los electrodos 407 y 408
pueden tener cualquier geometría de sección cónica o de sección
transversal que resulte adecuada para las especificaciones del
diseño del sistema.
En la Figura 5 se ilustra una vista lateral de
una sección transversal de una cuarta realización de un dispositivo
de tratamiento con campo eléctrico pulsante 500, que tiene tres
electrodos y dos aislantes. El dispositivo de tratamiento mediante
PEF 500 incluye un primer electrodo 501, un segundo electrodo 503,
un tercer electrodo 505, un primer aislante 502 y un segundo
aislante 504. El primer electrodo 501 incluye una cámara de flujo
del electrodo 507 para realizar contacto eléctrico con el producto
líquido y para permitir que el producto líquido fluya a través del
dispositivo de tratamiento mediante PEF 500. De manera similar, el
segundo y tercer electrodos 503 y 505 incluyen cámaras de flujo de
los electrodos 508 y 510 para realizar contacto eléctrico con el
producto líquido y para permitir que el producto líquido fluya a
través y hacia fuera del dispositivo de tratamiento mediante PEF
500.El primer aislante 502 está en comunicación física con el
primer electrodo 501 y el segundo electrodo 503. El primer aislante
502 incluye una cámara de flujo del aislante 506 para permitir el
flujo del producto líquido desde el primer electrodo 501 hacia el
segundo electrodo 503. De manera similar, el segundo aislante 504
está en comunicación física con el segundo electrodo 503 y el
tercer electrodo 505. El segundo aislante 504 también incluye una
cámara de flujo del aislante 509 para permitir el flujo del
producto líquido desde el segundo electrodo 503 hacia el tercer
electrodo 505. La cámara de flujo del aislante 506 está en
comunicación física con la cámara de flujo del primer electrodo 507
y la cámara de flujo del segundo electrodo 508 y está situada entre
ellas. De manera similar, la cámara de flujo del aislante 509 está
en comunicación física con la cámara de flujo del segundo electrodo
508 y la cámara de flujo del tercer electrodo 510 y está situada
entre ellas. Tal como se muestra en la Figura 5, las cámaras de
flujo de los electrodos 507, 508 y 510, y las cámaras de flujo de
los aislantes 506 y 509 se forman y se configuran de manera que las
cámaras de flujo de los electrodos y las cámaras de flujo de los
aislantes formen una única cámara de flujo a través del dispositivo
de tratamiento mediante PEF 500.
En la Figura 6 se ilustra una vista lateral de
una sección transversal de una quinta realización de un dispositivo
de tratamiento con campo eléctrico pulsante 600, que tiene dos
electrodos de diferentes geometrías de sección transversal. El
dispositivo de tratamiento mediante PEF 600 incluye un primer
electrodo 601, un segundo electrodo 603 y un aislante 602. El
primer electrodo 601 incluye una cámara de flujo del electrodo
cónico 607 para realizar contacto eléctrico con el producto líquido
y para permitir que el producto líquido fluya a través del
dispositivo de tratamiento mediante PEF 600. La cámara de flujo del
electrodo cónico 607 incluye superficies cónicas 624 y 626. Tal
como se ha descrito para la cámara de flujo del electrodo 407 de la
Figura 4, la cámara de flujo del electrodo 607 puede usar diferentes
geometrías de sección y de sección transversal basadas en las
especificaciones del diseño del sistema de tratamiento mediante
PEF.
El aislante 602 está en comunicación física con
el primer electrodo 601 y el segundo electrodo 603. El aislante 602
incluye una cámara de flujo aislante 606 para permitir el flujo del
producto líquido desde el primer electrodo 601 hasta el segundo
electrodo 603. La cámara de flujo del aislante 606 está en
comunicación física con la cámara de flujo del primer electrodo 607
y la cámara de flujo del segundo electrodo 608 y está situada entre
ambas. Tal como se muestra en la Figura 6, las cámaras de flujo de
los electrodos 607 y 608 y la cámara de flujo del aislante 606 se
configuran de manera que se forme una única cámara de flujo a través
del dispositivo de tratamiento mediante PEF 600.
En la Figura 7 se ilustra una vista lateral de
sección transversal de una sexta realización de un dispositivo de
tratamiento mediante campo eléctrico pulsante 700 que tiene
elementos removibles, de quita y pon. El dispositivo de tratamiento
mediante PEF 700 incluye un primer y un segundo electrodos 701 y
703. El primer electrodo 701 incluye una cámara de flujo del
electrodo 707 para realizar contacto eléctrico con el producto
líquido y para permitir que el producto líquido fluya a través del
dispositivo de tratamiento mediante PEF 700. De manera similar, el
segundo electrodo 703 incluye una cámara de flujo del electrodo 708
para realizar contacto eléctrico con el producto líquido y para
permitir que el producto líquido fluya y salga del dispositivo de
tratamiento mediante PEF 700. El dispositivo de tratamiento
mediante PEF 700 incluye además un primer aislante 702 y un segundo
aislante 710. El primer y el segundo aislante 702 y 710 están en
comunicación física el uno con el otro y están conectados a través
de las superficies de inserción 718 y 720. El primer aislante 702
incluye inserciones internas y el segundo aislante 710 incluye
inserciones externas, de manera que los aislantes 702 y 710 puedan
estar fuertemente ensamblados entre sí.
Todavía en referencia a la Figura 7, el
dispositivo de tratamiento mediante PEF 700 incluye además un
cojinete aislante 712 y un primer y un segundo lavador aislante 714
y 716. El cojinete aislante 712 está en comunicación física con el
primer y el segundo electrodos 701 y 703, el primer y el segundo
aislantes 702 y 710, y el primer y el segundo lavadores 714 y 716.
Además, el cojinete aislante 712 incluye una cámara de flujo
aislante 706 para permitir el flujo del producto líquido desde el
primer electrodo 701 hasta el segundo electrodo 703. La
configuración de los diversos componentes que se muestran en la
Figura 7 del dispositivo de tratamiento mediante PEF 700 son todos
concéntricos de manera que el dispositivo de tratamiento mediante
PEF 700 se pueda acoplar o desacoplar de manera rápida mediante un
movimiento de enroscado o de giro debido a la interconexión del
primer aislante 702 y del segundo aislante 710. Esto proporciona al
dispositivo de tratamiento mediante PEF 700 las mayores ventajas de
coste bajo y de fácil mantenimiento. Adicionalmente, el dispositivo
de tratamiento mediante PEF 700 tiene la ventaja de permitir una
fácil supresión y reemplazamiento del cojinete del aislante 712 y
de la cámara de flujo del aislante 706.
En referencia ahora a la Figura 8A, se muestra
una vista lateral de sección transversal de una séptima realización
de un dispositivo de tratamiento mediante campo eléctrico pulsante
800. El dispositivo de tratamiento mediante PEF 800 incluye un
primer electrodo 801 y un segundo electrodo 803 y un primer aislante
802. El primer electrodo 801 incluye una cámara de flujo del
electrodo 807 para realizar contacto eléctrico con el producto
líquido y para permitir que el producto líquido fluya a través del
dispositivo de tratamiento mediante PEF 800. De manera similar, el
electrodo 803 incluye una cámara de flujo del electrodo 808 para
realizar contacto eléctrico con el producto alimentario y para
permitir que el producto alimentario fluya y salga del dispositivo
de tratamiento mediante PEF 800. El primer electrodo 801 está en
comunicación física y/o en circuito con un primer miembro insertado
de conducción 810 y el segundo electrodo 803 está, de manera
similar, en comunicación física y/o en circuito con un segundo
miembro insertado de conducción 811. El primer y segundo miembros de
conducción 810 y 811 son concéntricos con el primer y segundo
electrodos 801 y 803 y están localizados de manera concéntrica en
las cámaras de flujo del electrodo 807 y 808. Además, el primer y
segundo electrodos 801 y 803 pueden incluir una construcción
integrada que incluye miembros de inserción 810 y 811
respectivamente. En la realización ilustrada, los miembros de
inserción conductores 810 y 811 tienen geometrías similares a un
vástago.
El aislante 802 está en comunicación física con
el primer electrodo 801 y el segundo electrodo 803. El aislante 802
incluye una cámara de flujo aislante 806 para permitir el flujo del
producto líquido desde el primer electrodo 801 hasta el segundo
electrodo 803. La cámara de flujo del aislante 806 está en
comunicación física con la cámara de flujo del primer electrodo 807
y la cámara de flujo del segundo electrodo 808. Un miembro de
inserción del aislante 809 está localizado concéntricamente en la
cámara de flujo del aislante 806 y está en comunicación física con
el primer y el segundo miembros de inserción conductores 810 y 811.
Tal como se muestra en la Figura 8A, la primera cámara de flujo del
electrodo 807, la cámara de flujo del aislante 806, la cámara de
flujo del segundo electrodo 808, los miembros de inserción
conductores 810 y 811 y el miembro de inserción aislante 809 se
forman y configuran de manera que las cámaras de flujo de los
electrodos 807 y 808 y la cámara de flujo del aislante 806 forman
una única cámara de flujo tubular a través del dispositivo de
tratamiento mediante PEF.
En referencia ahora a la figura 8B, se muestra
una vista en sección tomada a lo largo de una línea de sección
8B-8B de la Figura 8A del dispositivo de tratamiento
mediante PEF 800. El aislante 802 incluye además una superficie de
aislante cilíndrica externa 814 y una superficie de aislante
cilíndrica interna de revestimiento 816. El electrodo 801 incluye
una superficie del electrodo cilíndrica externa de revestimiento
816 que está en comunicación física con la superficie del aislante
cilíndrica interna, también localizada en el revestimiento 816. El
electrodo 801 incluye además una superficie del electrodo cilíndrica
interna 812 que forma la cámara de flujo del electrodo 807. El
primer miembro de inserción conductor 810 incluye un miembro
cilíndrico externo 818 y está situado concéntricamente dentro de la
cámara de flujo del electrodo 807 para proporcionar a las cámaras
de flujo 807, 806 y 808 una mejores características de flujo del
producto líquido (es decir, uniformidad en la velocidad del
líquido), allí donde se desea unas mejores características del flujo
del líquido.
En todas las realizaciones ilustradas, los
electrodos comprenden acero inoxidable de grado alimentario. Sin
embargo, en las anteriores realizaciones se puede sustituir el acero
inoxidable por cualquier otro material de grado alimentario que sea
eléctricamente conductor. Los diferentes componentes aislantes de
las realizaciones que se han descrito se componen de policarbonato.
Sin embargo, los componentes aislantes pueden ser de cualquier
material eléctricamente aislante tal como cerámica, vidrio o
plástico.
Como recordatorio, el procedimiento de
tratamiento con PEF aplica un voltaje eléctrico a través de dos
electrodos donde el producto líquido, tal como un producto
alimentario, se encuentra entre los electrodos. Debido a que muchos
productos alimentarios líquidos están compuestos principalmente por
agua y nutrientes, se induce un correspondiente campo eléctrico en
el producto líquido. Debido a este campo eléctrico inducido en el
producto alimentario líquido, aparece un efecto bactericida,
atribuido en general a la Teoría de la Ruptura Dieléctrica. Según
esta Teoría de la Ruptura Dieléctrica, el tratamiento mediante PEF
reduce la actividad de las bacterias y de los microorganismos
debido al daño en la estructura celular de las citadas bacterias y
microorganismos. El campo eléctrico aplicado induce un potencial
eléctrico a través de la membrana de una célula viva, el cual, a su
vez, da lugar a una separación de las cargas electrostáticas en la
membrana celular y origina la formación de poros en las áreas
débiles de la membrana celular. La formación de poros y el daño en
la membrana celular tienen un efecto letal sobre las bacterias o
microorganismos. El funcionamiento del dispositivo de tratamiento
mediante PEF 200 que se muestra en las Figuras 2A y 2B se describe a
continuación con detalle en relación a la inactivación de las
esporas bacterianas de las especies de Bacillus subtilis y
se entiende que la descripción del funcionamiento se puede aplicar
también a los dispositivos de tratamiento mediante PEF
300-800 que se muestra en las Figuras
3A-8B.
En referencia ahora a las Figuras 1, 2A y 2B, el
electrodo 203 está comunicado en circuito con una terminal de alto
voltaje del generador de pulsos de alto voltaje 107, y el electrodo
201 está comunicado en circuito con la red de tomas de tierra. Por
tanto, cuando se aplica una señal de pulso de alto voltaje a través
de los electrodos 203 y 201, se forma un campo eléctrico en las
cámaras de flujo 207 y 208, y en la cámara de flujo del aislante
206. Además, debido a la configuración física de los electrodos 201
y 203 y del aislante 202, la fuerza del campo eléctrico será más
fuerte en la cámara de flujo del aislante 206, y tendrá una
dirección del vector apuntando desde el electrodo 203 hacia el
electrodo 201. Por tanto, a medida que el producto líquido pasa a
través de la cámara de flujo del electrodo 207 hacia la cámara de
flujo del aislante 206, y a través de la cámara de flujo del
electrodo 208, se somete a un campo eléctrico aplicado que se
concentra en la cámara de flujo del aislante 206.
En la Figura 9 se ilustra un gráfico que muestra
el efecto del tiempo de duración del pulso sobre la inactivación de
las esporas bacterianas con un campo eléctrico aplicado constante.
Más particularmente, la Figura 9 ilustra la inactivación de las
esporas bacterianas con tiempos de duración del pulso de 1, 2, 4 y
6 microsegundos, y a las frecuencias de 3000, 1500, 750 y 500 Hz,
respectivamente, y con una fuerza del campo eléctrico aplicado de E
= 30 kV/cm y a una temperatura de T = 36ºC. La Figura 9 indica que,
con la misma energía de entrada, cuando el tiempo de duración del
pulso se aumenta de 1 a 6 microsegundos, la inactivación de las
esporas aumenta. Tal como se muestra en la Figura 8, el noventa y
dos por ciento (92%) de las esporas se inactivan con pulsos de
duración de 6 microsegundos aplicados durante 1770 microsegundos (es
decir, 295 pulsos). En la Figura 8, se disminuye la frecuencia en
correspondencia con el aumento de los tiempos de duración del pulso,
de manera que se mantiene constante la entrada de energía a efectos
comparativos. Como resulta evidente a partir de la Figura 8, la
frecuencia de la señal del campo eléctrico aplicado, es un factor
que afecta el índice de inactivación de las esporas bacterianas.
En la Figura 10 se ilustra un gráfico que
muestra el efecto de inactivación de las esporas bacterianas a
medida que varía la frecuencia del campo eléctrico pulsante. Más
particularmente, la Figura 10 ilustra la inactivación de las
esporas bacterianas a las frecuencias de 2000, 3000 y 4000 Hz con un
tiempo de duración del pulso de 3 microsegundos y con una fuerza
del campo eléctrico aplicado de E = 30kV/cm a una temperatura de T
= 36ºC. Por tanto, a medida que la frecuencia aumenta, también
aumenta el número de pulsos y el tiempo total de tratamiento que
las esporas reciben. Sin embargo, tal como se muestra en la Figura
10, el índice de inactivación de las esporas bacterianas disminuye
a medida que la frecuencia aumenta. Puesto que las esporas de las
bacterias son duras, pero estructuralmente débiles, la Figura 10
indica que existe una frecuencia óptima de tratamiento mediante PEF
que puede ocasionar resonancia de la estructura de las esporas
bacterianas. Esta resonancia da lugar a un aflojamiento de la
estructura rígida de las esporas bacterianas de manera que el campo
eléctrico pulsante que se aplica puede, en efecto, perforar la
estructura de las esporas e inactivarlas.
En la Figura 11 se ilustra un gráfico que
muestra el efecto de la variación de la temperatura sobre la
inactivación de las esporas bacterianas. En particular, la Figura 11
ilustra la inactivación de las esporas bacterianas a diferentes
temperaturas de tratamiento cuando se aplica un campo eléctrico de
fuerza E = 30 kV/cm a una frecuencia de f = 1500 Hz y con un tiempo
de duración del pulso de T = 2 microsegundos. La inactivación de
las esporas bacterianas se ensaya a 20, 30, 36, 40 y 50ºC. Los
resultados indicados en la Figura 11 ilustran que existe una
temperatura óptima de 36ºC para la inactivación de las esporas
bacterianas mediante tratamiento con PEF. La Figura 11 también
indica que el índice de inactivación de las esporas bacterianas
aumenta con el tiempo total de tratamiento mediante PEF a las
temperaturas de tratamiento de 30 y 36ºC, mientras que el índice de
inactivación no muestra un cambio significativo después de un tiempo
total de tratamiento de 540 microsegundos a temperaturas de
tratamiento de 20, 40 y 50ºC. Estos resultados indican que a la
temperatura óptima de tratamiento, más esporas bacterianas tienden
a germinar y a ser inactivadas a medida que se extiende el tiempo de
tratamiento.
En referencia ahora a la Figura 12, se muestra
un gráfico que ilustra el efecto sobre la inactivación de las
esporas bacterianas en dos medios de tratamiento a medida que se
varía el tiempo de dicho tratamiento. La Figura 12 muestra la
inactivación de las esporas bacterianas en dos medios de
tratamiento: uno con 0,02% de NaCl y otro con 0,02% de NaCl + 0,01%
de L-alanina. Los parámetros del tratamiento
mediante PEF para la Figura 12 son una fuerza de campo eléctrico
aplicado de E = 30 kV/cm, f = 1000 Hz, tiempo de duración del pulso
T = 6 microsegundos, y una temperatura de tratamiento de 36ºC, y se
utilizan dos dispositivos de tratamiento mediante PEF, en serie,
con una cámara de flujo de aislante de 2 mm. La
L-alanina está considerada como un agente de
germinación para muchas cepas de esporas bacterianas. Tal como se
muestra en la Figura 12, la velocidad de inactivación de las
esporas bacterianas en el medio de tratamiento con 0,02% de NaCl
suplementado con el 0,01% del agente de germinación
L-alanina es mayor que en el medio de tratamiento
con 0,02% de NaCl sin ningún agente de germinación. También, tal
como se muestra en la Figura 12, para los primeros 120 microsegundos
de tiempo de tratamiento, existe una diferencia muy pequeña entre
las velocidades de inactivación de las esporas bacterianas en los
dos medios de tratamiento. Sin embargo, cuando el tiempo de
tratamiento alcanza los 300 microsegundos, la diferencia de
inactivación entre los dos medios se hace más grande. Estos
resultados indican que a medida que el tiempo de tratamiento
aumenta, más esporas bacterianas tienden a germinar y a ser
inactivadas mediante el tratamiento con PEF. Además, los resultados
de la Figura 12 son consistentes con los resultados de la
temperatura que se muestran en la Figura 11.
En la Figura 13 se ilustra un gráfico de barras
que muestra el efecto sobre la inactivación de las esporas
bacterianas a diferentes intensidades de campo eléctrico aplicado a
medida que varía el tiempo de tratamiento. La Figura 13 muestra el
efecto sobre la inactivación de las esporas bacterianas de tres
niveles de campo eléctrico: 30, 37 y 40 kV/cm, mientras se mantiene
la frecuencia del campo eléctrico aplicado a 2000 Hz y el tiempo de
duración del pulso T = 3 microsegundos y a una temperatura de
tratamiento de T = 36ºC. La Figura 13 indica que a medida que la
intensidad del campo eléctrico aumenta, aumenta también la
inactivación de las esporas bacterianas. Más particularmente,
después de exponer las esporas bacterianas a una fuerza de campo
eléctrico de 40 kV/cm durante 3,5 milisegundos, se inactivan el 98%
de las esporas bacterianas. Por tanto, los resultados que se
muestran en la Figura 13 indican que con el fin de obtener una mayor
inactivación de las esporas bacterianas, se pueden aplicar fuerzas
de campo eléctrico
mayores.
mayores.
Por tanto, más del 95% de las esporas
bacterianas de Bacillus subtilis se inactivan mediante el
sistema de tratamiento con PEF de flujo continuo de la presente
invención con rangos de frecuencia desde 500 Hz hasta 4000 Hz y un
tiempo de duración del pulso desde 1 microsegundo hasta 6
microsegundos. Además, la temperatura óptima de tratamiento
mediante PEF para las esporas bacterianas de Bacillus
subtilis es 36ºC, y la presencia de un agente de germinación
tal como la L-alanina, aumenta de manera
significativa la inactivación de las esporas bacterianas de
Bacillus subtilis Además, son posibles las frecuencias que
van más allá de 4000 Hz. Por ejemplo, se pueden emplear frecuencias
desde 4000 hasta 20000 Hz, dependiendo de los parámetros de diseño
del sistema.
Aunque la presente invención se ha ilustrado
mediante la descripción de las realizaciones de la misma, y las
realizaciones se han descrito con considerable detalle, no es la
intención de la solicitud restringir o limitar de ninguna manera el
alcance de las reivindicaciones que se incluyen hasta el citado
detalle. Ventajas y modificaciones adicionales aparecerán con
facilidad a los expertos en la técnica. Por ejemplo, las cámaras de
flujo de los aislantes, los electrodos y el líquido pueden utilizar
diferentes geometrías de sección y de sección transversal, y los
parámetros de trabajo del sistema de tratamiento mediante PEF, tales
como la fuerza del campo eléctrico aplicado, temperatura de
tratamiento y velocidades del flujo del producto líquido, se pueden
variar en función del producto líquido a tratar y de los
microorganismos y/o bacterias que se han de inactivar. Por
consiguiente, la invención, en sus aspectos más amplios, no queda
limitada a los detalles específicos del aparato representativo ni a
los ejemplos ilustrativos que se muestran y se describen. Por
tanto, se pueden hacer divergencias a partir de dichos detalles.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
demandante sirve únicamente para ayudar al lector y no forma parte
del documento de la Patente Europea. Aunque se ha puesto sumo
cuidado en la compilación de las referencias, no se pueden excluir
errores u omisiones, y la OEP declina cualquier responsabilidad al
respecto.
\bullet US 4434357 A [0006]
\bullet US 5514391 A [0007]
\bullet US 5235905 A [0007]
\bulletZhang, Q.; G. V.
Barbosa-Cánovas; B. G. Swanson.
Engineering Aspects of Pulsed Electric Field Pasteurization.
Journal of Food Engineering, 1994, vol. 25,
261-281 [0004]
Claims (20)
1. Dispositivo de tratamiento mediante campo
eléctrico pulsante (200) para la conservación de un producto
líquido, que comprende:
- (a)
- un primer electrodo (201) para suministrar un campo eléctrico al producto líquido y que tiene una cámara de flujo del electrodo (207) para aceptar el producto líquido y para establecer un contacto eléctrico con el producto líquido; en el que la cámara de flujo del electrodo comprende una abertura de entrada (213) y una abertura de salida (209);
- (b)
- un segundo electrodo (203) para suministrar un campo eléctrico al producto líquido y que tiene una cámara de flujo del electrodo (208) para aceptar el producto líquido y para establecer un contacto eléctrico con el producto líquido; en el que la cámara de flujo del electrodo comprende una abertura de entrada (211) y una abertura de salida (215);
- (c)
- por lo menos un aislante (202) situado entre el primer y el segundo electrodos para aislar eléctricamente el primer y el segundo electrodos entre sí; el aislante comprende una cámara de flujo del aislante (206) para aceptar el producto líquido de la cámara de flujo procedente de la cámara de flujo del primer electrodo, que comprende una abertura de entrada (209) y una abertura de salida (211); caracterizado por el hecho de que
- (1)
- la abertura de entrada de la cámara de flujo del aislante (209) y la abertura de salida de la cámara de flujo del primer electrodo están posicionados el uno adyacente con el otro y tienen una sección transversal de geometría similar; y
- (2)
- la abertura de salida de la cámara de flujo del aislante (211) y la abertura de entrada de la cámara de flujo del segundo electrodo están posicionados el uno adyacente con el otro y tienen una sección transversal de geometría similar; y
en el que el dispositivo de tratamiento mediante
campo eléctrico pulsante permite un flujo continuo del producto
líquido.
2. Dispositivo según la reivindicación 1 en el
que el primero y el segundo electrodos comprenden además, cada uno
de ellos, un cuerpo que tiene:
- (a)
- una primera superficie (210) en comunicación física con el aislante;
- (b)
- una segunda superficie (212) separada y hacia el interior de la primera superficie; y
en el que la segunda superficie (212) incluye la
cámara de flujo del electrodo (207; 208).
3. Dispositivo según la reivindicación 2 en el
que la primera y la segunda superficies comprende cada una una
superficie cilíndrica.
4. Dispositivo según la reivindicación 2 en el
que la segunda superficie incluye además una superficie cónica
(420, 422, 424, 426).
5. Dispositivo según la reivindicación 1 en el
que el aislante comprende además:
- (a)
- una primera superficie (210) en comunicación física con el primer y el segundo electrodos (201, 203);
- (b)
- una segunda superficie (212) separada y hacia el interior respecto a la primera superficie;
en el que la segunda superficie incluye la
cámara de flujo del aislante (206).
6. Dispositivo según la reivindicación 5 donde
la primera y la segunda superficies comprenden además una
superficie cilíndrica.
7. Dispositivo según la reivindicación 1 que
comprende además un tercer electrodo (505) que tiene un cuerpo que
comprende:
- (a)
- una primera superficie (210) en comunicación física con el al menos un aislante;
- (b)
- una segunda superficie (212) separada y hacia el interior de la primera superficie; y donde la segunda superficie incluye una cámara de flujo del electrodo; y
en el que el aislante comprende un primer
aislante (502) que tiene una primera cámara de flujo del primer
aislante (506) y un segundo aislante (504) que tiene una cámara de
flujo del segundo aislante (509).
8. Dispositivo según la reivindicación 1 en el
que el aislante comprende además:
- (a)
- un dispositivo de retención (718, 720) para contener los electrodos primero y segundo;
- (b)
- un dispositivo de amortiguación (712) para separar entre sí el primer y segundo electrodos y en comunicación física con el primer y segundo electrodos y con el dispositivo de retención;
- (c)
- diversos dispositivos formando un círculo (714, 716) para permitir el reemplazamiento del primer y segundo electrodos, del aislante, del dispositivo de amortiguamiento y de los diversos dispositivos que forman círculo; los diversos dispositivos que forman círculo en comunicación física con el primer y segundo electrodos, el por lo menos un aislante, el dispositivo de retención y el dispositivo de amortiguación.
9. Dispositivo según la reivindicación 1, en el
que el primer y segundo electrodos comprenden electrodos de acero
inoxidable.
10. Dispositivo según la reivindicación 1 que
comprende además un elemento de inserción (819, 810, 811) para
establecer un contacto eléctrico con el producto líquido y en
comunicación de circuito con el primer y segundo electrodos, y
donde el elemento de inserción se encuentra posicionado en las
cámaras de flujo del electrodo y la cámara de flujo del
aislante.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
donde el elemento de inserción comprende:
- (a)
- diversos elementos conductores (810, 811) para establecer un contacto eléctrico con el producto líquido; y
- (b)
- por lo menos un elemento aislante (809) para aislar eléctricamente los diversos elementos conductores entre sí.
12. Dispositivo según la reivindicación 10, en
el que el elemento de inserción comprende un cuerpo cilíndrico
situado concéntricamente en las cámaras de flujo del electrodo y en
la cámara de flujo del aislante.
13. Sistema de tratamiento mediante campo
eléctrico pulsante para la conservación de un producto líquido, y
el sistema comprende:
- (a)
- un generador de pulso de alto voltaje (107) para suministrar un campo eléctrico pulsante al sistema
- (b)
- un dispositivo de tratamiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en comunicación de circuito con el generador de pulsos (107) para someter el producto líquido al campo eléctrico pulsante;
- (c)
- un tanque de equilibrado (101) para el almacenamiento del producto líquido a tratar;
- (d)
- un dispositivo de desoxigenación (102) en comunicación física con el tanque de equilibrado (101) y para suprimir el oxígeno en el producto líquido;
- (e)
- una bomba sin pulsos (104) en comunicación física con el desoxigenador (102) y para proporcionar un flujo continuo del producto líquido en el sistema de tratamiento;
- (f)
- por lo menos un intercambiador de calor (105) en comunicación física con el dispositivo de tratamiento y para regular la temperatura del producto líquido; y
- (g)
- un dispositivo de embalaje aséptico (108) en comunicación física con el dispositivo de tratamiento y para empaquetar el producto líquido.
14. Sistema según la reivindicación 13 en el que
el sistema de tratamiento está de acuerdo con la reivindicación 7,
incluyendo el citado tercer electrodo.
15. Sistema según la reivindicación 13 en el que
el dispositivo de tratamiento está de acuerdo con la reivindicación
8.
16. Sistema según la reivindicación 13 en el que
el dispositivo de tratamiento está de acuerdo con la reivindicación
3.
17. Procedimiento para la inducción de un campo
eléctrico pulsante en un producto líquido para la inactivación de
las esporas bacterianas que comprende las etapas de:
- (a)
- bombeo continuo del producto líquido a través de un dispositivo de tratamiento (200) de manera que se cree un flujo de producto líquido continuo en el dispositivo de tratamiento; teniendo el producto líquido una temperatura
caracterizada por el hecho de:
- (b)
- producir diversos campos eléctricos pulsantes que tienen una dirección de vector; donde la etapa de generación de los diversos campos eléctricos pulsantes comprende la etapa consistente en producir un campo eléctrico pulsante con un rango de frecuencias de 500 Hz a 20 kHz y un rango de campo de 15 kV/cm a 160 kV/cm; y
- (c)
- inducir los diversos campos eléctricos pulsantes en el producto líquido en el que la dirección del vector del campo eléctrico pulsante inducido es paralelo al flujo contínuo del producto líquido.
18. Procedimiento según la reivindicación 17,
que incluye además la etapa de regular la temperatura del producto
líquido.
19. Procedimiento según la reivindicación 18, en
el que la etapa de regular la temperatura del producto líquido
incluye la etapa de mantener la temperatura del producto líquido a
36 grados centígrados.
20. Procedimiento según la reivindicación 17, en
el que la etapa de generar un campo eléctrico pulsante incluye la
etapa de generar un campo eléctrico pulsante con una longitud de
pulso de 1 a 20 microsegundos.
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