Máquina para el intercambio de calor con un
producto.
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Campo de la invención
La presente invención pertenece al campo de las
máquinas diseñadas para el intercambio de calor con un producto.
Dicho intercambio de calor incluye tanto procesos de calentamiento,
enfriamiento o desecado, por ejemplo. Los productos podrán ser
tanto alimentos, en una realización preferente, así como cualquier
otro tipo de productos que deban ser calentados o enfriados como
los fangos de las estaciones de aguas residuales. Más
particularmente, la presente invención se refiere a una cuba dotada
de diferentes elementos para enfriar o calentar el producto de tal
modo que la relación entre la superficie de los elementos y el
volumen de la cuba sea máxima, replicando de este modo, en el caso
de tratamiento de alimentos, la cocción no industrial.
Antecedentes de la invención
Es conocido el modelo de utilidad español ES
0291930 U referido a un dispositivo de refrigeración o calefacción
en continuo de productos fluidos o pastosos. Este dispositivo se
constituye por tres recipientes concéntricos cerrados por una de
sus bases y abiertos por la opuesta, estando en la parte abierta
colocado un disco giratorio del que emergen múltiples brazos a los
que se sujetan palas rascadoras de las paredes.
Entre las paredes de los tres recipientes se
introduce un fluido de refrigeración o calentamiento para
acondicionar térmicamente el fluido o pasta colocada en su
interior. La entrada y salida del producto se realiza desde la cara
a la que van unidos los tres recipientes y fluye desde el depósito
interior, hasta su salida por el depósito exterior.
La dificultad de dicho aparato radica por una
parte en que las cámaras a través de las cuales pasa el producto no
son de las mismas dimensiones o capacidad, por lo que el tiempo de
permanencia del producto en ellas es variable, resultando difícil
realizar el cálculo de calentamiento o enfriamiento del mismo. La
capacidad del aparato es bastante limitada, ya que aumenta
proporcionalmente al diámetro del aparato, pudiendo resultar un
depósito de elevadas dimensiones.
Según se produce el desgaste de las palas
rascadoras, el producto va quedando adherido a las paredes de los
recipientes con lo que se dificulta la transmisión térmica y por
tanto el cocinado y/o enfriamiento del producto ensuciándose el
mismo con suma facilidad.
Algunos de los inconvenientes presentados son
solucionados por la solicitud de patente española P200602733 del
mismo solicitante que la presente invención. En la máquina descrita
en dicha solicitud, una carcasa donde se efectúa el tratamiento de
los alimentos comprende en su interior al menos dos paredes
acondicionadas térmicamente y al menos una pala que se desplaza
ajustadamente entre ambas paredes. De este modo se aumenta la
relación entre el volumen de la carcasa y la superficie tratada
térmicamente, emulando los instrumentos de cocción
tradicionales.
Sin embargo, esta máquina presenta el
inconveniente de que no toda la pared es rascada, en particular el
extremo superior de la pared acondicionada térmicamente, así como
que todos los elementos de tratamiento térmico de los alimentos
deben ser realizados en bloque, no existiendo la posibilidad de un
montaje modular de los mismos.
Descripción de la invención
La invención se refiere a una máquina para el
intercambio de calor con un producto que comprende una cuba, con un
primer extremo, un segundo extremo y una superficie exterior, para
contener el producto a tratar, un eje, al menos un elemento para
calentar o enfriar el producto y ser acoplado en el eje y al menos
una pala rascadora. Dicha pala rascadora se situará de modo
ajustado entre dos elementos para poder rascar la superficie de los
elementos y desprender así el producto adherido.
Por intercambio de calor a lo largo de la
presente invención se incluirán todos aquellos procesos en los
cuales se produce una transferencia de calor desde o hacia el
producto. Incluye por tanto el mero enfriamiento o calentamiento,
así como también procesos de desecación o evaporación. Respecto a
los productos a tratar, típicamente serán alimentos, en los la
máquina de la invención permite simular la cocción tradicional dado
que la relación entre área calefactada y volumen de la cuba se
aproxima a las cazuelas tradicionales, pero podrá ser también de
aplicación en cualquier otro tipo de productos que necesiten ser
calentados o enfriados, como por ejemplo lodos de estaciones
depuradoras de aguas residuales.
De acuerdo con la invención, dicha máquina
adicionalmente comprende una pluralidad de separadores configurados
para ser acoplados en el eje, situándose entre dos elementos
contiguos al menos un separador.
La presente máquina para el intercambio de calor
con un producto es una máquina modular, dado que tanto los
elementos como los separadores podrán se acoplados al eje para así
dar lugar a la estructura para calentar o enfriar los productos. En
función de las necesidades de espacio o de los requerimientos de
cocción, el espacio entre elementos podrá incrementarse añadiendo
nuevos separadores entre dichos elementos. Adicionalmente, con
dichos configuración flexible es posible modificar oportunamente la
relación volumen de la cuba y superficie acondicionada
térmicamente.
La cuba podrá ser, por ejemplo, de configuración
cilíndrica. El eje de dicho cilindro será entonces el eje de la
máquina para el intercambio de calor con un producto. Esta
realización, si bien no es la única, es la preferida dada la
existencia de los elementos que giran alrededor de un eje.
Los elementos podrán estar realizados en forma
cilíndrica, de modo que tenga una primera base, una segunda base,
una superficie cilíndrica que define su contorno y un eje. Dicho eje
coincidirá con el eje de la máquina para el intercambio de calor
con un producto.
Los separadores podrán comprender una primera
conducción y una segunda conducción para la circulación de un
fluido. Dicho fluido podrá aportar calor a la cuba o podrá retirarlo
de la misma, en función de si el producto debe ser calentado o
enfriado. Ambas conducciones serán paralelas al eje de la máquina
para el intercambio de calor con un producto, canalizándose de este
modo el fluido en la dirección de dicho eje.
Los elementos podrán comprender una primera
conducción para conectar a la primera conducción de al menos un
separador, y una segunda conducción para conectar a la segunda
conducción de al menos un separador. El fluido, conducido en la
dirección del eje por los separadores, es transportado a los
elementos a través de dos conducciones en cada uno de los
elementos. Dichas conducciones corresponderán con una conducción de
entrada del fluido y otra conducción de salida del fluido. Dentro
del propio elemento se creará una circulación del fluido de tal
modo que se producirá la calefacción o enfriamiento del elemento
para poder calentar o enfriar el producto.
La máquina podrá incluir al menos una estructura
en forma de "U", típicamente tres situadas a 120º, constituida
dicha estructura por un primer listón anclado en un primer extremo
del eje de la máquina para el intercambio de calor con un producto
perpendicular a dicho eje y un segundo listón anclado en un segundo
extremo del eje de la máquina para el intercambio de calor con un
producto perpendicular a dicho eje. Dichos primer y segundo listón
se unirán mediante un larguero. En dicha estructura, a través de su
larguero, se encontrarán unidas al menos una pala rascadora
interior. Dichas palas rascadoras interiores se situarán entre un
primer elemento y un segundo elemento, ambos elementos contiguos.
De este modo, la estructura, que es exterior a los elementos y a
los separadores, al poder tener un giro relativo respecto a los
elementos y separadores, y al tener unida al menos una pala
rascadora interior, podrá llevar a cabo la limpieza de los elementos
y los separadores al realizarse este movimiento relativo de
giro.
Las palas rascadoras interiores podrán tener una
forma de "U", con un primer travesaño vertical, un segundo
travesaño vertical y un travesaño horizontal. En el extremo superior
del primer travesaño vertical podrá emergen verticalmente y hacia
el exterior de la pala rascadora una primera aleta. Del mismo modo,
una segunda aleta podrá emerger verticalmente y hacia el exterior
de la pala rascadora en el extremo superior del segundo travesaño
vertical.
Estos elementos se han diseñado para que la pala
rascadora pueda realizar la limpieza de los elementos y separadores,
a la vez que permite agitar o remover el producto contenido en la
cuba. Por lo tanto, el travesaño horizontal estará en contacto con
los separadores, el primer travesaño horizontal con la primera base
de uno de los elementos, el segundo travesaño horizontal con la
segunda base de otro de los elementos, la primera aleta con la
superficie cilíndrica de un elemento y la segunda aleta con la
superficie cilíndrica del elemento contiguo al anterior. Estando de
este modo todas las superficies de contacto de los elementos y
separadores con el producto, todos estos dispositivos serán
rascados y limpiados de los posibles restos de producto adheridos en
dichos separadores, bases y superficies cilíndricas.
Adicionalmente, dicho producto será removido del mismo modo que una
cuchara, por ejemplo, lo hace en una cazuela.
Con estas palas rascadoras interiores la
superficie interior de la cuba no es rascada. Por este motivo, la
máquina para el intercambio de calor con un producto podrá incluir
para este fin en la, al menos una, estructura en forma de "U"
una pala rascadora exterior a la estructura en forma de "U".
Dicha pala rascadora exterior contará con un primer travesaño
paralelo al primer listón y anclado al eje de la máquina para el
intercambio de calor con un producto, un segundo travesaño paralelo
al segundo listón y anclado al eje de la máquina para el
intercambio de calor con un producto, unidos dichos primer travesaño
y segundo travesaño por un travesaño horizontal paralelo al
larguero. De este modo, el primer travesaño podrá rascar el primer
extremo de la cuba, segundo travesaño el segundo extremo de la cuba
y la superficie exterior de la cuba con el travesaño horizontal.
El eje podrá comprende dos tipos de rodamientos,
unos primeros rodamientos que permiten girar a las palas
rascadoras, y unos segundos rodamientos que permiten girar la cuba.
De este modo, en una primera posición, por una abertura practicada
en la superficie exterior de la cuba se podrá introducir el alimento
o producto a tratar. Una vez que el alimento o producto haya sido
tratado, la cuba se podrá girar y posicionar en una segunda
posición, de tal modo que al abrir la abertura comentada
anteriormente, el alimento o producto tratado podrá ser descargado
de la cuba.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña como parte integrante
de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva
seccionada según un plano vertical de una unión de tres elementos y
separadores según la presente invención.
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Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva de
la máquina en la que se observa la cuba con los orificios
practicados para fijar el eje y para la conexión de la primera y
segunda conducción de los separadores, así como la tapa de la
abertura practicada en la superficie exterior abierta, quedando
dicha abertura lista para recibir el alimento o producto a tratar
desde un punto de suministro situado por encima de la máquina.
Figura 3.- Muestra una vista en perspectiva de
los tres elementos y separadores de la figura 1 conectados por el
eje de la máquina y conectadas la primera y segunda conducción.
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de
las estructuras en forma de "U", con tres de estas estructuras
unidas al eje, cada una de ellas con una pala rascadora y una cuarta
pala rascadora exterior adicional.
Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva
seccionada según un plano vertical de detalle una pala rascadora y
su unión al larguero de la estructura.
Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva del
conjunto de los elementos, separadores, estructura y palas
rascadoras.
Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva
seccionada según un plano vertical en la que se puede observar el
contacto entre la pala rascadora con el separador y elemento.
Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva de
la máquina en la que se observa la cuba en una posición de
descarga, con la abertura hacia lista para dispensar el alimento o
producto tratado a un contenedor situado por debajo de la cuba.
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Realización preferente de la invención
A continuación, con referencia a las figuras, se
describe un modo de realización preferente de la máquina para el
intercambio de calor con un producto que constituye el objeto de
esta invención.
La figura 1 muestra una vista en perspectiva
seccionada según un plano vertical de un conjunto de tres elementos
(6) y tres separadores (9). Este conjunto podría ser ampliado con
tantos separadores (9) como elementos (6) fueran necesarios, con el
fin de ajustarse a los requisitos de la máquina, ya sean de tamaño o
de relación volumen/superficie. Del mismo modo, más de un separador
(9) podría situarse entre dos elementos (6) contiguos.
Como se puede observar en la figura, cada
elemento (6) tiene una configuración cilíndrica, con una primera
base (10), una segunda base (11) y una superficie cilíndrica (12).
El separador (9) podrá tener una configuración también cilíndrica.
Tanto el eje (13) del elemento (6) como el eje del separador (9)
coincidirán con el eje (5) de la máquina. Siguiendo una trayectoria
paralela a dicho eje (5), el separador (9) comprenderá dos
conducciones (14, 15), una primera conducción (14) de entrada de un
fluido y una segunda conducción (15) de salida de dicho fluido.
Dichas conducciones (14, 15) del separador (9) se comunicarán con
primeras conducciones (16) y segundas elementos (17) de elementos
(6). El fluido proveniente de la primera conducción (14) de un
separador (9) entrará en el elemento (6) por su primera conducción
(16) para circular por el elemento (6) y salir por su segunda
conducción (17). El fluido en esta circulación podrá transferir o
absorber calor para calentar o enfriar el producto contenido en la
cuba (1) de la máquina.
La cuba (1) de la máquina puede ser observada en
la figura 2. Dicha cuba (1), como los elementos (6), tiene una
configuración cilíndrica, con un primer extremo (2), un segundo
extremo (3) y una superficie exterior (4). El eje del cilindro de
la cuba (1) coincidirá también con el eje (5) de la máquina para el
intercambio de calor con un producto, con el eje de los elementos
(13) y con el eje de los separadores (9). La cuba tiene una
abertura que es tapada con una tapa (30). Dicha tapa (30) puede
deslizar en situaciones de reposo de la cuba (1), de modo que
permite el acceso al interior de la cuba (1). En la posición que
está representada en la figura 2 la cuba (1) puede ser llenada con
alimento o producto a tratar desde un punto de suministro situado
por encima de la cuba. Una vez que el alimento o producto se ha
introducido en el interior de la cuba (1), la tapa (30) cerrará la
cuba (1), pudiéndose proceder a su tratamiento. En este sentido,
cabe mencionar que el eje (5) comprende dos sistema de rodamientos,
unos primeros rodamientos que permiten girar las palas rascadoras
(7, 8), y unos segundos rodamientos que permiten girar la cuba (1).
Durante el proceso de tratamiento del producto, los segundos
rodamientos permanecen fijos, de modos que el motor que acciona la
máquina únicamente mueve las palas rascadoras (7, 8). La fijación
del motor a la cuba (1) se llevará a cabo a través, por ejemplo, de
dos cerrojos eléctricos.
A modo de aclaración, en la figura 3 se muestra
una vista parcial de la máquina, en la que se presentan los tres
elementos (6) y tres separadores (9) unidos al eje (5) de la máquina
constituido, en este caso y a modo de ejemplo, por seis varillas
pasantes a través de los tres elementos (6) y separadores (9),
fijados a través de una unión roscada en el primer extremo (2) y el
segundo extremo (3) de la cuba (1). En función del número de
elementos y separadores y del par a transmitir, el número de
varillas roscadas puede verse incrementado o disminuido. Del mismo
modo se muestran las dos tuberías que se comunican con las primeras
conducciones (14, 16) y segundas conducciones (15, 17) de elementos
(6) y separadores (9). A través de estas dos tuberías se conducirá
desde un dispositivo externo, no representado, a la máquina el
fluido para enfriar o calentar el producto.
La figura 4 muestra las estructuras (18) que
unidas al eje (5) de la máquina en las que se fijas las palas para
rascar tanto los elementos (6) y separadores (9), como el primer
extremo (2), el segundo extremo (3) y la superficie exterior (4) de
la cuba (1). En la realización representada en la figura se pueden
ver tres estructuras (18) igualmente distribuidas, a 120º cada una
de ellas.
Cada estructura (18) tiene forma de "U",
con un primer listón (19), un segundo listón (20) y un larguero (21)
que une dichos listones (19, 20). El primer listón (19) se fijará
por uno de sus dos extremos perpendicularmente en un primer extremo
del eje (5) de la máquina para el intercambio de calor con un
producto. Del mismo modo, el segundo listón (20) se fijará por uno
de sus dos extremos perpendicularmente en un segundo extremo del
eje (5) de la máquina para el intercambio de calor con un producto.
El listón (21) se unirá al primer y segundo listón (19, 20) por sus
dos extremos libres.
A estas estructuras (18) se fijan palas
rascadoras (7, 8), interiores o exteriores. En la figura 4 se
observan dos palas interiores (7) unidas a dos estructuras (18) y
una pala exterior (8) unida a la tercera estructura (18).
Cada pala rascadora interior (7) tiene forma de
"U" con un primer travesaño vertical (22), un segundo travesaño
vertical (23) y un travesaño horizontal (24) que une dichos primer
y segundo travesaños verticales (22, 23). Adicionalmente, cada pala
rascadora interior (7) presenta una primera aleta (25) y una segunda
aleta (26). Dichas aletas (25, 26) emergen hacia el exterior de la
pala rascadora interior (7) en los extremos libres del primer y
segundo travesaño vertical (22, 23). La unión de la pala rascadora
interior (7) al larguero (21) de la estructura (18) se realiza a
través de la primera y segunda aleta (25, 26), pudiendo
adicionalmente realizarse a través de una costilla unida al
larguero (21) y al primer y segundo travesaño vertical (22, 23) de
la pala rascadora interior (7).
La disposición del interior de una máquina para
el intercambio de calor con un producto con tres elementos (6) se
muestra en la figura 6, donde se observan los elementos (6)
comentados en la figura 1 y las estructuras (18) comentadas al
hablar de la figura 4. Como se puede observar, al existir un
movimiento relativo entre los elementos (6) - separadores (9) y las
estructuras (18), las palas interiores (7) rascarán las paredes de
los elementos (6) y separadores (9). En particular, el primer y
segundo travesaño (22, 23) de la pala rascadora interior (7)
rascará la primera base (10) de un elemento (6) y la segunda base
(11) de un elemento (6) contiguo, siendo las superficies
cilíndricas (12) rascadas por las primeras y segundas aletas (25,
26) de las palas rascadoras interiores (7). Los travesaños
horizontales (24) rascarán las superficies exteriores de los
separadores (9). Todo esto se muestra con mayor detalle en la
figura 7.
En la figura 6 también se puede ver una pala
rascadora exterior (8). Dicha pala rascadora exterior (8) también
tiene forma de "U" con un primer travesaño vertical (27), un
segundo travesaño vertical (28), ambos unidos perpendicularmente al
eje (5) de la máquina para el intercambio de calor con un producto,
paralelos a los primer y segundos listones (19, 20) de la
estructura (18) y exteriores a dicha estructura (18). Dichos primer
travesaño vertical (27) y segundo travesaño vertical (28) son
unidos, paralelamente al larguero (21) de la estructura (18) y
exteriormente a dicha estructura (18) a través de un travesaño
horizontal (29). El primer travesaño vertical (27), el segundo
travesaño vertical (28) y el travesaño horizontal (29) de la pala
rascadora exterior (8) llevarán a cabo la misma función que primer
travesaño vertical (22), el segundo travesaño vertical (23) y el
travesaño horizontal (24) de la pala rascadora exterior (7)
rascando, respectivamente, el primer extremo (2), el segundo
extremo (3) y la superficie exterior (4) de la cuba (1) al girar la
estructura alrededor del eje (5) de la máquina para el intercambio
de calor con un producto. El número de estas palas rascadoras
exteriores (8) podrá ser como máximo igual al de estructuras
(18).
La figura 8 muestra el fin del proceso de
tratamiento del producto o alimento. Una vez que el proceso ha
finalizado, se procede a desacoplar el motor de la cuba (1), por
ejemplo abriendo los cerrojos eléctricos comentados anteriormente.
En esa posición, aplicando una fuerza sobre la barra (31) se puede
girar la cuba (1) y orientar la abertura de la misma hacia el
depósito o contenedor en el cual se va a verter el producto o
alimento tratado. En ese momento se podrá abrir la tapa (30),
cayendo el producto o alimento en el contendor situado debajo de la
cuba (1) dispuesto para tal fin. Durante el proceso de descarga, se
podrá proceder de nuevo al bloqueo del movimiento de la cuba (1)
con el fin de evitar el movimiento de la misma durante la operación
de descarga. Este bloqueo se podrá producir también mediante el uso
de los cerrojos eléctricos comentados.
Con el fin de facilitar el tránsito del producto
o alimento desde la cuba (1) al depósito o contendor, se podrá
agregar a la máquina un sistema encauzador, de tal modo que se
minimice las pérdidas o mermas en el proceso de descarga. Dicho
sistema encauzador podrá ser, por ejemplo, una rampa.
A la vista de esta descripción y juego de
figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención
ha sido descrita según una realización preferente de la misma, pero
que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dicha
realización preferente, sin salir del objeto de la invención tal y
como ha sido reivindicada.