ES2355829T3 - Procedimiento y dispositivo para la refrigeración de productos. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la refrigeración de productos. Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la refrigeración de productos, en el que un producto circula a través de un canal de refrigeración y en el canal de refrigeración (2, 32) entra en intercambio de calor con un medio de refrigeración, en el que el medio de refrigeración es extraído, al menos en parte, en un lugar de extracción desde el canal de refrigeración (2, 5 32), el medio de refrigeración extraído es puesto en intercambio de calor con un refrigerante y a continuación es conducido a un punto de entrada de nuevo en el canal de refrigeración (2, 32), caracterizado porque el refrigerante es conducido después del contacto térmico con el medio de refrigeración, al menos en parte, al canal de refrigeración (2, 32).

Description

La invención se refiere a un procedimiento para la refrigeración de productos de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere, además, a un dispositivo para la realización de este procedimiento.
De acuerdo con el estado de la técnica, los productos fabricados de forma continua son refrigerados, por 5 ejemplo, en el sector de los productos alimenticios para el procesamiento posterior, el envase o la conservación en el procedimiento de circulación. En este caso, los productos calentados en el desarrollo del procedimiento de fabricación, por ejemplo en una máquina de extrusión, circulan a través de túneles de refrigeración, que o bien funcionan con la ayuda de máquinas frigoríficas usuales o en los que el calor es disipado fuera de los productos a través de la introducción de gases licuados a baja temperatura (en general, nitrógeno o dióxido de carbono). El empleo de máquinas 10 frigoríficas tiene en este caso con frecuencia el inconveniente de que debido a la diferencia de temperatura sólo reducida entre el producto y el medio de refrigeración, la velocidad de refrigeración es igualmente sólo muy pequeña y el producto debe permanecer en el túnel de refrigeración durante un periodo de tiempo inadmisiblemente largo para una producción rentable. Este inconveniente se evita en el caso de empleo de gases licuados a baja temperatura. En este procedimiento, los productos todavía templados son conducidos por medio de un dispositivo de transporte adecuado, 15 por ejemplo una cinta transportadora, a través de un túnel de refrigeración extendido alargado y en este caso son pulverizados con un refrigerante, por ejemplo nitrógeno líquido. No obstante, puesto que los gases licuados a baja temperatura ceden la mayor parte de su frío durante la evaporación, pero la temperatura de evaporación está fijada por razones físicas, surge en este caso con frecuencia el inconveniente de que el frío solamente es suministrado de forma irregular a los productos y los productos son sub-refrigerados localmente, lo que conduce con frecuencia a pérdida de 20 calidad o a daños en los productos.
Un procedimiento de tipo indicado al principio se conoce, por ejemplo, a partir de los documentos US-A-4 072 026 y US-A-4 237 695.
Por lo tanto, el cometido de la presente invención es indicar un procedimiento así como un dispositivo para la refrigeración de productos, que garantizan, por una parte, una refrigeración eficiente y rápida del producto, pero, por otra 25 parte, se pueden emplear cuidando el producto.
Este cometido se soluciona con un procedimiento del tipo mencionado al principio a través de las características de la parte de caracterización de la reivindicación 1.
El medio de refrigeración es extraído, al menos en parte, desde el canal de refrigeración y entra en contacto térmico con un refrigerante, de manera que se cede el calor extraído del producto. A continuación se conduce el medio 30 de refrigeración de nuevo al canal de refrigeración. A través de este circuito tiene lugar, por lo tanto, una refrigeración indirecta del producto. Se evita un contacto directo del producto con el agente de refrigeración y los inconvenientes implicados con ello. La refrigeración se realiza de esta manera de forma cuidadosa.
Es especialmente conveniente conducir el medio de refrigeración en el canal de refrigeración a contra corriente con respecto al producto, porque los gradientes de temperatura se extienden en sentido contrario en la corriente de 35 producto y en la corriente de medio de refrigeración. No obstante, de acuerdo con el diseño del sistema general o del proceso de refrigeración deseado, también se pueden concebir otras conducciones de la circulación en el marco de la invención y son ventajosas, por ejemplo, corriente continua, corriente transversal, corriente cruzada o conducciones combinadas de la circulación.
Una configuración especialmente conveniente de la invención prevé regular la cantidad y/o la temperatura del 40 medio de refrigeración extraído o conducido al canal de refrigeración a un valor predeterminado o de acuerdo con un programa predeterminado.
Se ha revelado como refrigerante especialmente ventajoso para la refrigeración del medio de refrigeración un gas licuado o gaseoso frío, por ejemplo nitrógeno o dióxido de carbono.
Para mejorar adicionalmente la eficiencia energética del procedimiento de acuerdo con la invención, se 45 conduce el refrigerante empleado para la refrigeración del medio de refrigeración y calentado a continuación al canal de refrigeración y se aprovecha a través del frío residual para la refrigeración directa del producto. El refrigerante no utilizado de esta manera se puede emplear para la inertización o para otra aplicación.
El cometido de la invención se soluciona también a través de un dispositivo para la realización del procedimiento con las características de la reivindicación 5 de la patente. 50
Por lo tanto, el dispositivo de acuerdo con la invención presenta un canal de refrigeración con una entrada de producto y una salida de producto así como una conexión de extracción y una conexión de admisión para la extracción y admisión, respectivamente, de un medio de refrigeración en el canal de refrigeración. La conexión de admisión está conectada en este caso para la circulación con un intercambiador de calor para la refrigeración del medio de refrigeración a través de intercambio de calor con un refrigerante. Entre la conexión de extracción y la conexión de 55 admisión está previsto un conducto de medio de refrigeración, de manera que el conducto de admisión de refrigerante desemboca a continuación del intercambiador de calor en el conducto de medio de refrigeración según la técnica de circulación delante o detrás del intercambiador de calor.
Con preferencia, el canal de refrigeración está equipado en la zona de la entrada de producto y/o de la salida de producto con una compuerta de gas. De esta manera se interrumpe la entrada de gas ambiental, que presenta una composición y una temperatura no deseadas para el proceso de refrigeración.
De manera más conveniente, el canal de refrigeración está conectado de forma hermética al gas con una instalación para la fabricación del producto, por ejemplo con una máquina de extrusión. De esta manera, se evitan 5 adicionalmente las influencias no deseadas del medio ambiente.
Una configuración especialmente preferida de a invención prevé que el canal de refrigeración esté dispuesto esencialmente vertical. El producto circula, por lo tanto, a través del canal de refrigeración bajo la acción de la fuerza de la gravedad. Por consiguiente se puede prescindir de sistemas de transporte costosos, que están en contacto mecánico directo con el producto y pueden perjudicar ya de esta manera la calidad del producto. A través de la combinación del 10 procedimiento de refrigeración de acuerdo con la invención, en el que se consigue una refrigeración rápida y cuidadosa de los productos, con la disposición vertical del canal de refrigeración, a través de la cual se evita durante el proceso de refrigeración un contacto mecánico directo del producto con un dispositivo de transporte u otro dispositivo, se consigue un tratamiento especialmente de alta calidad, en particular de productos sensibles.
Con la ayuda de los dibujos se explican en detalle a continuación ejemplos de realización de la invención. 15
En vistas esquemáticas:
La figura 1 muestra un dispositivo para la refrigeración en una primera forma de realización, y
La figura 2 muestra un dispositivo para la refrigeración en otra forma de realización.
El dispositivo 1 mostrado en la figura 1 comprende un canal de refrigeración 2 dispuesto esencialmente vertical con una entrada de producto 4 y una salida de producto 5. El producto que circula desde una instalación de fabricación, 20 por ejemplo una máquina de extrusión 6, calentado a través del proceso de producción, entra por la entrada de producto 4 en el canal de refrigeración 2 y abandona el canal de refrigeración 2 por la salida de producto 5. En el producto se puede tratar, por ejemplo, de productos en partículas, en granos, en copos o, en cambo, productos estirados largos, en particular del sector de la alimentación. Para la refrigeración del producto en el canal de refrigeración 2 sirve un medio de refrigeración gaseoso, que es conducido en el ejemplo de realización según la figura 1 a contra corriente con 25 respecto al producto a través del canal de refrigeración 2. A tal fin, en la zona del extremo inferior del canal de refrigeración 2 está previsto un racor de entrada 8 y en una zona superior está previsto un racor de extracción 9, que desemboca en cada caso en el espacio interior del canal de refrigeración 2. El racor de extracción 9 está conectado con un conducto de medio de refrigeración 10, en el que están dispuestos, en la dirección de la circulación indicada por medio de flechas, de forma sucesiva una instalación de transporte 12 accionada por medio de motor 11, por ejemplo un 30 soplante, para la aspiración del medio de refrigeración desde el canal de refrigeración 2 y un intercambiador de calor 15. Por último, el conducto de medio de refrigeración 10 en el racor de entrada 8 desemboca de nuevo en el canal de refrigeración 2. En el intercambiador de calor 15 existe un contacto térmico con un refrigerante, en el ejemplo de realización un gas licuado, por ejemplo nitrógeno líquido, que es conducido desde un depósito 16 a través de un conducto de admisión de refrigerante 17 y que está conectado en el intercambiador de calor 15 térmicamente con el 35 conducto de medio de refrigeración 10 para el medio de refrigeración. No obstante, en lugar de gas licuado se pueden emplear también otros refrigerantes líquidos o gaseoso, como por ejemplo agua de refrigeración, salmuera o aire u otros gases. A continuación del intercambiador de calor, el conducto de admisión de refrigerante 17 desemboca, en el ejemplo de realización, de acuerdo con la técnica de circulación, todavía delante del intercambiador de calor 15 en el conducto de medio de refrigeración 10. No obstante, en el marco de la invención es posible también hacer desembocar 40 el conducto de admisión de refrigerante, de acuerdo con la técnica de la circulación, detrás del intercambiador de calor 15 en el conducto de medio de refrigeración 10. En sus dos lados frontales, el canal de refrigeración 2 está provisto con compuertas de gas 18, 19. En este caso, se trata, por ejemplo, de toberas de gas inerte dispuestas en forma de anillo en el orificio de boca respectivo del canal de refrigeración 2, por medio de las cuales se impide la entrada de la atmósfera ambiental, sin impedir en este caso el paso del producto a través del canal de refrigeración 2. La potencia del 45 canal de refrigeración 2 está determinada esencialmente por la temperatura del gas de refrigeración en el racor de entrada 8 y por el caudal de la corriente del gas de refrigeración a través del conducto de admisión 10. Para poder influir en la refrigeración en el canal de refrigeración 2, se someten, por lo tanto, la temperatura y el caudal de la corriente del medio de refrigeración a circuitos de regulación. Para la regulación del caudal de la corriente, ligeramente detrás del racor de extracción 9 está dispuesto un aparato de medición de la circulación 21, que activa por medo de un conducto 50 de control 22 el motor 11 de la instalación de transporte 12 y en este caso ajusta la potencia del motor a un valor predeterminado o de acuerdo con un programa predeterminado. La regulación de la temperatura del medio de regulación se realiza a través de la alimentación del refrigerante hacia el intercambiador de calor 15. En este caso, se detecta en un sensor de temperatura 24 la temperatura del medio de refrigeración en el conducto de medio de refrigeración 10. De acuerdo con un programa predeterminado se regula a partir de ello por medio de una válvula 25 55 controlable el flujo de paso del refrigerante a través del intercambiador de calor 15 y de esta manera la potencia de refrigeración. La potencia y la temperatura del medio de refrigeración en el canal de circulación 2 se pueden regular, por lo tanto, de manera independiente entre sí. En lugar de o adicionalmente al caudal de la corriente y la temperatura se pueden emplear también otros parámetros físicos como variables de regulación, por ejemplo volúmenes de corriente, presiones, temperaturas en la instalación de refrigeración o datos de proceso de sistemas conectados delante o detrás. 60
Durante el empleo correcto del dispositivo 1, el producto generado en la máquina de extrusión 6 es bajado a través de la entrada de producto 4 en el canal de refrigeración 2, como se indica por medio de flechas. Durante la
circulación a través del canal de refrigeración 2 se refrigera el producto a través de contacto térmico con el medio de refrigeración gaseoso, conducido desde abajo hacia arriba. El medio de refrigeración que se caliente en este caso es aspirado en el racor de extracción 9 y es refrigerado a través de contacto térmico con el refrigerante en el intercambiador de calor 15. El refrigerante calentado a través del intercambio de calor con el medio de refrigeración es mezclado con éste y de esta manera se eleva la potencia de refrigeración. La mezcla de medio de refrigeración y 5 refrigerante alimentado circula a través del racor de entrada 8 de nuevo en el canal de refrigeración 2. La sobrepresión ligera que se produce a través de la aportación del refrigerante en el interior del canal de refrigeración 2 impide en colaboración con las comportas de gas 18, 19 de manera eficaz la penetración de aire ambiental en el canal de refrigeración 10. El exceso de medio de refrigeración se escapa a través de las compuertas de gas 18, 19 al medio ambiente. 10
El ejemplo de realización según la figura 2 se diferencia del ejemplo de realización según la figura 1 esencialmente por una conducción de la circulación del medio de refrigeración, que se extiende en el interior del canal de refrigeración en el mismo sentido que la circulación de producto. El dispositivo 32 comprende de la misma manera un canal de refrigeración 32 dispuesto esencialmente vertical con una entrada de producto 34 asociada a una máquina de extrusión 36 y una salida de producto 35. El gas de refrigeración que se encuentra en el canal de refrigeración 32 es 15 aspirado en un racor de extracción 38, que se encuentra en la zona inferior del canal de refrigeración 32, por medio de una instalación de transporte 42 y es conducido a través de un conducto de admisión 40 a un intercambiador de calor 45, allí es refrigerado a través de contacto térmico con un refrigerante conducido desde un depósito de líquido 46 y es conducido por un racor de entrada 39 de nuevo al canal de refrigeración 32. Por lo tanto, dentro del canal de refrigeración 32, el medio de refrigeración circula en el mismo sentido hacia el producto. La regulación de la temperatura 20 y del caudal de la corriente del medio de refrigeración en el conducto de admisión 40 se realiza de la misma manera que en el dispositivo 1 de la figura 1. En particular, a través de esta disposición es posible prever entre la entrada de producto 34 del canal de refrigeración 32 y la máquina de extrusión 36 una conexión 44 al menos en gran medida hermética al gas, por ejemplo una conexión de tubo flexible, por medio de la cual se impide eficazmente que el producto todavía caliente que sale desde la máquina de extrusión 36 entre en contacto con la atmósfera del medio ambiente. En 25 virtud de la conexión hermética al gas 44 no se requiere una compuerta de gas en la zona de la entrada de producto 34. El dispositivo 31 presenta, por lo tanto, solamente una compuerta de gas 47 en la zona de la salida de producto 35 del canal de refrigeración 32; no obstante, una estructura simplificada de los dispositivos 1 y 31 puede prescindir totalmente también de las compuertas de gas.
A través del control independiente de la potencia y la temperatura se puede realizar por medio de los 30 dispositivos 1, 31 una refrigeración muy cuidadosa de productos de productos sensibles del sector de la alimentación. Además, un dispositivo que trabaja de acuerdo con este principio puede funcionar muy también incluso con requerimientos de frío muy oscilantes.
Ejemplo de realización:
Productos en forma de alambre, por ejemplo productos pastosos con un diámetro de 2 a 10 mm, se produjeron 35 con una máquina de extrusión a alta presión de forma continua en una cantidad de 1000 kg/h. A través de la compactación en la máquina de extrusión resultó un calor de transformación grande. Por lo tanto, fue necesaria una bajada de la temperatura de los productos después de la extrusión desde aproximadamente 60-90 ºC hasta aproximadamente 20 ºC dentro de aproximadamente 5 a 50 segundos, de lo contrario se hinchan y pierden su calidad.
Para cumplir esta condición, se condujo un caudal de corriente de 2000 kg/h del medio de refrigeración por el 40 conducto de admisión 10 a través del dispositivo 1 y se refrigeró a través del contacto con nitrógeno líquido en el intercambiador de calor 15 desde una temperatura de aproximadamente 10 ºC en la zona del racor de extracción 9 hasta una temperatura de menos 30 ºC en la zona del racor de entrada 8. De esta manera, se proporcionó en el canal de refrigeración la potencia de refrigeración necesaria de 22 kW.
El efecto de refrigeración muy rápido y, a pesar de todo, cuidadoso alcanzable a través del tipo de 45 procedimiento descrito posibilita el funcionamiento de los dispositivos 1 y 31, en particular también en el caso de productos muy sensibles, que de lo contrario caerían en pedazos rápidamente durante la conducción a un canal de refrigeración dispuesto vertical en el estado todavía templado bajo la acción de su propio peso. Al mismo tiempo, la disposición vertical del canal de refrigeración posibilita un transporte sin contacto y, por lo tanto, especialmente cuidadoso de los productos a través del canal de refrigeración. La aplicación del procedimiento de acuerdo con la 50 invención y del dispositivo de acuerdo con la invención no está limitada en este caso al sector de la alimentación; en su lugar son concebibles una pluralidad de posibilidades de aplicación a otros sectores, por ejemplo de la metalurgia o en la fabricación de plástico. Por ejemplo, con el procedimiento descrito se consigue también la fabricación de cuerpos sinterizados.
55
Lista de signos de referencia
1 Dispositivo
2 Canal de refrigeración
3 -
4 Entrada de producto 5
5 Salida de producto
6 Máquina de extrusión
7 -
8 Racor de entrada
9 Racor de extracción 10
10 Conducto de refrigerante
11 Motor
12 Instalación de transporte
13 -
14 - 15
15 Intercambiador de calor
16 Depósito
17 Conducto de admisión de refrigerante
18 Compuerta de gas
19 Compuerta de gas 20
20 -
21 Aparato de medición del caudal de flujo
22 Conducto de control
23 -
24 Sensor de temperatura 25
25 Válvula controlable
26 -
27 -
28
29 - 30
30 -
31 Dispositivo
32 Canal de refrigeración
33 -
34 Entrada de producto 35
35 Salida de producto
36 -
37 -
38 Racor de entrada
39 Racor de extracción 40
40 Conducto de admisión
41 -
42 Instalación de transporte
43 -
44 Conexión hermética al gas 45
45 Intercambiador de calor
46 Depósito
47 Compuerta de gas

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
  2. 1. Procedimiento para la refrigeración de productos, en el que un producto circula a través de un canal de refrigeración y en el canal de refrigeración (2, 32) entra en intercambio de calor con un medio de refrigeración, en el que el medio de refrigeración es extraído, al menos en parte, en un lugar de extracción desde el canal de refrigeración (2, 32), el medio de refrigeración extraído es puesto en intercambio de calor con un refrigerante y a continuación es 5 conducido a un punto de entrada de nuevo en el canal de refrigeración (2, 32), caracterizado porque el refrigerante es conducido después del contacto térmico con el medio de refrigeración, al menos en parte, al canal de refrigeración (2, 32).
  3. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de refrigeración es conducido a contracorriente con respecto al producto a través del canal de refrigeración (2, 32). 10
  4. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cantidad y/o la temperatura del medio de refrigeración extraído o conducido al canal de refrigeración (2, 32) se regulan a un valor predeterminado o de acuerdo con un programa predeterminado.
  5. 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como refrigerante se emplea un gas licuado o gaseoso frío, por ejemplo nitrógeno o dióxido de carbono. 15
  6. 5. Dispositivo para la realización del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con un canal de refrigeración (2, 32), que presenta un entrada de producto (4, 34) y una salida de producto (5, 35) así como una conexión de extracción (9, 39), una conexión de alimentación (8, 38) para un medio de refrigeración y un conducto de medio de refrigeración (10, 40) entre la conexión de extracción (9, 39) y la conexión de alimentación (8, 38), en el que la conexión de alimentación (8, 38) está conectada para la circulación con un intercambiador de calor (15, 45), con 20 objeto del intercambio de calor con un refrigerante conducido a través de un conducto de alimentación de refrigerante (17) y el conducto de alimentación de refrigerante (17) desemboca a continuación del intercambiador de calor (15, 45) en el conducto de medio de refrigeración (10, 40) según la técnica de circulación delante o detrás del intercambiador de calor (15, 45).
  7. 6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el canal de refrigeración (2, 32) está 25 equipado en la zona de la entrada de producto (4, 34) y/o de la salida de producto (5, 35) con una compuerta de gas (18, 19, 47).
  8. 7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el canal de refrigeración (2, 32) está conectado esencialmente hermético al gas con una instalación para la fabricación del producto, por ejemplo una máquina de extrusión (6, 36). 30
  9. 8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el canal de refrigeración (2, 32) está dispuesto esencialmente vertical.
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