ES2601932A1 - Dispositivo y procedimiento para la obtención de un producto desecado a partir de sangre o derivados - Google Patents

Abstract

Dispositivo y procedimiento para la obtención de un producto desecado a partir de sangre o derivados. El dispositivo comprende un sistema de evaporación de múltiple efecto (2) a vacío, un secador (3) de placas verticales a vacío, con presencia de agitadores (3A3) que extienden la superficie de intercambio, un ozonizador (4); y donde el sistema de evaporadores (2) y/o secador (3) emplean como fuente de energía los efluentes residuales de una industria. El procedimiento comprende las etapas de introducir la sangre en sistema de evaporadores de múltiple efecto que la concentra, y envío de la sangre concentrada hasta un secador. En el secador la sangre es removida por la acción de unos agitadores y se somete a la acción del ozono inyectado por un ozonizador.

Description

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bajas temperaturas, como es el caso de la presente invención. Por otra parte, las aleaciones han de otorgar la elasticidad adecuada al agitador, de modo que éste sufra una cierta deformación al ser presionado contra la placa, para así aumentar la superficie de contacto entre ambos elementos y por tanto acelerar la transferencia de calor. Ejemplos de aleaciones que satisfacen todas las propiedades de conductividad, resistencia mecánica, elasticidad, y además ofrece buena resistencia a la corrosión son las siguientes:

-aluminio con un 2% de hierro y un 0,6% de cobre.

-aluminio con un 13.5% de silicio, 4% de manganeso y 3% de níquel.

De forma preferida, el secador se construye en su totalidad de acero inoxidable, por ejemplo del tipo AISI 316L, excepto los agitadores, que son preferentemente de aleación de aluminio. El acero inoxidable otorga una resistencia mecánica superior a la de la aleación de aluminio, lo cual lo hace un material idóneo para soportar el propio peso del equipo, las tensiones dinámicas y las diferencias de presión entre cámaras. Sin embargo, en esta invención se hace uso de la particularidad de que los agitadores están sometidos a unas cargas mecánicas inferiores a las del resto del secador, para construirlos de otro material, que sacrifica resistencia mecánica a favor de conductividad térmica y elasticidad. Los agitadores, no están sometidos a diferencias de presión, y el peso que han de soportar es bajo.

En la primera cámara del secador circula un fluido que aporta calor para el secado, y en la segunda cámara la sangre a secar y, de ser el caso, una mezcla gaseosa que aporta calor a la sangre por contacto directo. Cada cámara se divide en un conjunto de subcámaras conectadas entre sí, formando un único volumen. Entre cada dos placas contiguas, se sitúa una subcámara perteneciente a alguna de ambas cámaras. A modo de ejemplo, considerando un secador con 10 placas, numeradas correlativamente 1, 2, 3, …, 10, entre los pares 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 y 9-10 circula la sangre a desecar y la citada mezcla gaseosa, y entre los pares complementarios: 2-3, 4-5, 6-7 y 8-9 circula exclusivamente un fluido calefactor. Este tipo de configuraciones y su funcionamiento, son conocidos en el estado de la técnica, y no se hacen necesarias mayores aclaraciones. La separación contemplada entre cada par de placas contiguas, es preferiblemente del orden de varios centímetros.

En una realización de la invención, las placas contiguas se separan 66 mm, y se disponen ocho agitadores en cada subcámara, consiguiendo así un ratio de aproximadamente 32m2 de superficie de intercambio por cada metro cúbico de secador, un valor que se aproxima al doble del correspondiente a la misma realización pero sin agitadores. Una ventaja

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El secado ha de transcurrir evitando los problemas de la coagulación sanguínea, las proliferaciones microbianas y la emisión de malos olores:

a) La coagulación sanguínea puede ocurrir en la sangre líquida. Disminuye su fluidez, aumenta la viscosidad y aumenta la capacidad de la sangre de adherirse a las superficies de intercambio térmico, ensuciándolas. Asimismo, la coagulación exige un posterior tratamiento de desmenuzado, por ejemplo mediante un molino de martillos.

b) Las proliferaciones microbianas en la sangre pueden constituir un problema de salud pública. El secado se realiza a vacío y por tanto a temperaturas inferiores a las habituales en la industria; a modo orientativo entre 40 y 70ºC. En este rango algunos microorganismos pueden estar activos, lo cual requiere medidas biocidas.

c) Un problema común en la industria de la producción de sangre desecada, es la emisión de malos olores. Las partículas volátiles resultado del secado de la sangre son habitualmente de olor desagradable, requiriendo un tratamiento al respecto.

Los inventores han encontrado en el ozono un agente químico capaz de solucionar de forma muy efectiva los tres problemas anteriores. Se observó que cuando el ozono es burbujeado en sangre líquida, ésta detiene su coagulación. Por otra parte, el ozono es un agente bactericida muy potente, del orden de varios cientos de veces más fuerte que el cloro, y su uso es compatible con la industria alimentaria. Además, el ozono es muy eficaz destruyendo las sustancias volátiles causantes de los malos olores.

Adicionalmente, el nivel de vacío existente en el secador permite ejercer un efecto bacteriostático sobre la sangre a secar, especialmente contra las bacterias aeróbicas. Este fenómeno es conocido en la industria alimentaria, por ejemplo con la técnica de conservación de productos por envasado al vacío.

El tratamiento con ozono se divide en dos fases. La primera fase es aquella en la cual la sangre está líquida, y el ozono es burbujeado en su seno, con la finalidad de que se disuelva en ella. En la segunda fase la sangre ha dejado de ser líquida, y el ozono introducido forma parte de la atmósfera gaseosa que la rodea. Los efectos biocidas y anticoagulantes del ozono se concentran mayormente en la primera fase, mientras que los efectos desodorizantes lo hacen en la segunda fase.

En la segunda fase la escasa humedad de la sangre es en sí misma un factor biocida. Este fenómeno es conocido a través de cualquiera de los métodos de conservación de alimentos

por deshidratación. Y como en la segunda fase el ozono no tiene apenas agua en la que disolverse, permanece en la atmósfera que envuelve a la sangre en estado pastoso y/o pulverulento. Dicha atmósfera contiene además las sustancias volátiles causantes del mal olor, de ahí que en esta fase el ozono actúe principalmente como desodorizante.

Es conocido por el experto en la materia que la solubilidad del ozono en agua depende, entre otros factores, de la concentración del ozono en la mezcla gaseosa inyectada al secador y de la presión en su interior. A mayor concentración y presión, mayor solubilidad. Por razones de seguridad alimentaria, se hace necesario prever concentraciones microbianas importantes en la sangre líquida. Como la mayor parte del efecto biocida del ozono se concentrará en la primera fase del secado (sangre líquida), se contemplan mayores necesidades de ozono que en la segunda fase. A estos efectos, para disolver en la sangre la cantidad de ozono deseada, se contempla que en la primera fase la concentración del ozono y la presión en el secador sean mayores que en la segunda fase. A modo de ejemplo ilustrativo y no limitativo, se contempla que la primera fase discurra a vacío con una presión absoluta de 350 mbar y la mezcla gaseosa inyectada contenga 400g/Nm3 de ozono; y la segunda fase a 150 mbar y mezcla con 150 g/Nm3 de ozono.

En función de las necesidades, la fuente del ozono puede ser aire atmosférico o una botella de oxígeno. La segunda opción se estima particularmente interesante durante la primera fase del secado, porque permite que la mezcla gaseosa a inyectar en el secador tenga concentraciones de ozono superiores a las correspondientes para el caso del aire.

Una novedad adicional de gran relevancia que divulga la presente invención consiste en la inclusión de un calentador del ozono. Dicho calentador actúa preferentemente en la segunda fase, para contribuir a la finalización del proceso de secado. Además, la inyección del ozono caliente en la segunda fase contribuye a mantener constante la velocidad de secado. En la primera fase, la sangre posee una gran cantidad de agua, lo que genera una convección que acelera la transferencia de calor y evaporación. Sin embargo, en la segunda fase la cantidad de agua es menor, y la sangre adquiere una textura pastosa y/o pulverulenta de menor densidad que en la primera fase, porque acumula poros de aire en su interior. Esta característica reduce el coeficiente de transferencia de calor y por tanto la velocidad de secado en la segunda fase. Una manera de compensar esto y contribuir a una velocidad constante consiste en acelerar el secado en la segunda fase con la adición del gas ozonizado caliente.

El calentador eleva la temperatura de la mezcla gaseosa con ozono inyectada en el secador, para que ceda este calor a la sangre y contribuir así a su deshidratación. A modo de ejemplo

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ilustrativo, si en la segunda fase del secado hay un vacío de 150 mbar, correspondiendo una temperatura de ebullición de en torno a 53ºC, la mezcla ozonizada puede calentarse hasta 70ºC y posteriormente inyectarse en el secador. De esta manera la mezcla contribuye, con su aporte de energía térmica, al secado. Este fenómeno resulta de especial relevancia porque permite combinar en un mismo secador, la técnica de secado indirecto, a través de superficies metálicas de transferencia térmica (placas y agitadores), y la de secado directo (gas caliente). Como es sabido por el experto en la materia, el secado directo con gas caliente aumenta notablemente la superficie de transferencia térmica, sobre todo cuando el gas atraviesa el seno de un producto pulverulento, como es el caso de los secadores de spray. En este sentido, el secador divulgado combina tanto el secado indirecto como el directo, beneficiándose de unas ventajas propias de los secadores de spray, que son de contacto directo.

En cuando a las fuentes de energía del sistema de evaporadores y del secador, se contemplan diversas posibilidades. Por una parte se puede hacer uso de los sistemas convencionales, como agua caliente, aceite térmico o vapor provenientes de una caldera. Pero de forma preferida, se aprovecha la energía térmica de aquellos efluentes residuales producidos en una industria y que salgan a una temperatura superior a un cierto umbral mínimo, de forma orientativa unos 55ºC. De forma particularmente interesante, dicha industria será la propia fábrica en la cual se instala la invención que aquí se preconiza. En el caso de un matadero, es habitual la producción de ingentes cantidades de fluidos residuales a temperaturas superiores a 55ºC. Por ejemplo, las aguas de escaldado de cerdos pueden encontrarse a temperaturas entre 60 y 80ºC. Las aguas de limpieza toman una temperatura típica de en torno a 65ºC. Sea cual sea su procedencia, los efluentes residuales son contaminantes y tienen su destino en una depuradora de residuos, por lo que su empleo como fuente de energía es de relevancia ecológica. Sus bajas temperaturas limitan en gran manera sus aplicaciones industriales, pero los procesos a vacío, caso de la presente invención, permiten su aprovechamiento eficaz. A modo de ejemplo ilustrativo, si la presión absoluta en el secador es de 150 mbar, la temperatura de ebullición del agua será aproximadamente de 53.6ºC. Si la fuente de energía son las aguas de limpieza, que retornan a una temperatura de 65ºC, existe un diferencial térmico de 65 – 53.6 = 11.4ºC, el cual permitirá que el efluente trasmita calor a la sangre interior al secador, para producir su secado a vacío. Si en vez de en vacío el secador estuviese a presión atmosférica, con una temperatura de ebullición del agua de en torno a 99ºC, sería imposible el aprovechamiento energético del efluente; de ahí la importancia del funcionamiento a vacío de los procesos de esta invención.

Un caso más complicado se produce cuando las temperaturas de los efluentes residuales son inferiores al citado umbral de en torno a 55ºC. Para poder seguir aprovechando la energía térmica en esta situación se contempla la disposición de una bomba de calor. En ella, un fluido refrigerante apto para la industria alimentaria, como el R-134a, es circulado en 5 un circuito cerrado que comprende un compresor y una válvula de laminación. Dicho fluido refrigerante absorbe calor del efluente residual, y la entrega en el sistema de evaporadores

o secador, a una temperatura superior a la del efluente. Por ilustrar esta propiedad, el efluente residual podría tener una temperatura de 42ºC, y atravesando un intercambiador de calor cede energía térmica al fluido R-134a, que atraviesa el mismo intercambiador, en otra 10 cámara y a una temperatura inferior, por ejemplo de 32ºC. Esta diferencia de temperatura de 42 – 32 = 10ºC permite que el efluente residual transmita energía térmica al R-134a, el cual elevará posteriormente su temperatura por acción del compresor, hasta un valor por encima de los 42ºC del efluente, por ejemplo 65ºC. Una vez a 65ºC, el fluido R-134a se desplaza al secador y cede a la sangre la energía térmica que absorbió del efluente, la cual se

15 encuentra en ebullición a 53.6ºC. Al salir del secador, el fluido R-134a atraviesa la válvula de laminación, reduce su presión y baja su temperatura consecuentemente, hasta los 32ºC ya mencionados. El ciclo se repite de esta manera. No se estiman necesarias más explicaciones, por ser ésta una materia ampliamente conocida por el experto en la materia.

En otro aspecto la presente invención también se refiere a un procedimiento para la

20 obtención de un producto desecado a partir de sangre o derivados que es descrito a continuación. El procedimiento para la obtención de un producto desecado a partir de sangre o derivados, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

25 a. introducción de sangre en un sistema de evaporadores de múltiple efecto, donde se concentra;

b. introducción de la sangre concentrada que abandona el sistema de evaporadores en un secador de placas verticales;

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c. agitación continua de la sangre en el secador, por medio de mecanismos agitadores, que eliminan incrustaciones y extienden la superficie de intercambio;

35 d. introducción de ozono en el interior del secador; y

e. inyección de energía en el sistema de evaporadores y/o secador por medio de efluentes residuales de una industria.

En otro aspecto del procedimiento los efluentes residuales se hacen circular por una bomba de calor. En otro aspecto del procedimiento se hace circular agua de red consumida por una industria como fluido frío que hace condensar los vapores que abandonan el sistema de evaporadores y/o secador.

El secado de sangre mediante el procedimiento objeto de la presente invención se realiza en dos fases

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una primera fase, a una presión, temperatura de ozono y concentración de ozono determinadas, que transcurre a una presión absoluta de 350 mbar y en la que la concentración de ozono es de 400g/Nm3 y el calentador permanece inactivo; y

b.

una segunda fase, posterior a la primera, a una presión, temperatura de ozono y concentración de ozono con valores distintos a los correspondientes a la primera fase. En una realización particular la segunda fase transcurre a una presión absoluta de 150mbar, la concentración de ozono es de 150g/Nm3 y el calentador se activa, calentando el ozono a 67ºC.

En otro aspecto del procedimiento la sangre seca que abandona el secador se hace pasar por un molino de martillos. La sangre cruda, es recogida en un depósito de acumulación para, a continuación, ser introducida en un sistema de evaporadores de múltiple efecto. El sistema de evaporadores se alimenta opcionalmente de la energía aportada por efluentes residuales de una industria, con o sin mediación de una bomba de calor. La sangre recorre el sistema de evaporadores, y a la salida del mismo contiene menos cantidad de agua que a su entrada.

En el caso de funcionamiento por lotes, la sangre que sale concentrada del sistema de evaporadores se introduce en un depósito, donde se acumula. Una vez que el sistema de evaporadores ya ha procesado la cantidad de sangre prevista, detiene su actividad, y desde el citado depósito se empieza a enviar sangre hacia un secador.

Se contempla la opción de que el condensador del sistema de evaporadores emplee como fluido frío el agua de red que consume una industria.

El secador recibe sangre líquida, la cual pierde humedad hasta convertirse en harina de sangre. El secador se alimenta opcionalmente de la energía aportada por efluentes residuales de una industria, con o sin mediación de una bomba de calor. Durante todo el proceso, actúan unos mecanismos agitadores, que se desplazan en un movimiento de rotación alrededor de un eje. Estos mecanismos retiran incrustaciones, aumentan el coeficiente de transferencia térmica y extienden la superficie de intercambio de calor.

Se distingue una primera fase del secado, en la cual la sangre permanece en estado líquido y fluye con facilidad. En una segunda fase, posterior a la primera fase, la sangre deja de fluir con facilidad y/o adquiere mayor viscosidad. Se contempla la posibilidad de un tratamiento diferenciado para ambas fases, donde cada fase transcurra a la presión y concentración de ozono más ventajosa. Se observa particularmente interesante el siguiente tratamiento diferenciado:

-Durante la primera fase del secado se concentran los efectos biocidas y anticoagulantes. La bomba de vacío mantiene el secador a una determinada presión y el ozonificador introduce una mezcla gaseosa con una determinada concentración de ozono.

-En la segunda fase del secado se concentran los efectos desodorizantes. La bomba de vacío reduce la presión absoluta a un valor inferior al de la primera fase, y el ozonificador reduce la concentración de ozono.

Adicionalmente, el ozono se puede hacer pasar por un calentador previo a su entrada al secador. De esta manera la mezcla gaseosa ozonizada contribuye al secado de la sangre, de un modo semejante al funcionamiento de un secador de spray.

Se contempla como opción que el condensador del secador emplee como fluido frío el agua de red que consume una industria.

Una vez que la sangre se ha hecho harina, se contempla la posibilidad de hacerla pasar por un molino de martillos que desmenuce sus eventuales aglomeraciones, para obtener un producto pulverulento.

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húmeda. Los sistemas de evaporadores son ampliamente conocidos por el experto en la materia, de modo que no se estiman oportunas explicaciones sobre su constitución o funcionamiento. Además, la presente invención contempla la posibilidad de instalar cualquier tipo de sistema de evaporadores, por ejemplo de circulación natural o forzada, de tubos verticales largos o cortos, de tubos horizontales, de película descendente, etc. Con un carácter no limitativo del alcance, se describen a continuación los rasgos básicos de un tipo preferido de sistema de intercambiadores.

El sistema de evaporadores (2) se compone de dos evaporadores en serie, funcionando a contracorriente. Es de circulación natural. Los intercambiadores de calor (2c y 2d) son verticales y del tipo de carcasa y tubos. Los intercambiadores (2c y 2d) se conectan a sendos separadores de vahos (2a y 2b), los cuales comprenden desnebulizadores (2e y 2f). Para el trasiego desde uno a otro evaporador, el sistema (2) comprende una bomba peristáltica (2g). No se hacen necesarias más explicaciones por estar fuera de la esencia de la invención y por ser evidentes para el experto en la materia.

El vapor que sale del sistema de evaporadores (2) atraviesa un condensador (8) y a su salida es succionado por una bomba de vacío (8c). La bomba (8c) succiona aquellos componentes que no pudieron ser condensados en el condensador (8). El nivel de vacío operante en el sistema de evaporadores (2) se mantiene tanto por la acción del condensador (8) como de la bomba (8c). El condensador (8) se sitúa vertical, y la bomba de vacío (8c) se sitúa convenientemente en la zona superior del condensador (8), para evitar la succión de condensados, que se acumulan por gravedad en la zona inferior del condensador (8). Los condensados se evacúan hacia el exterior por medio de una bomba centrífuga (8a). El fluido frío que absorbe calor del vapor a condensar, es el agua de red que consume una industria. Esta agua viene a una temperatura habitual de entre 7 y 20º C, en función del lugar y época del año, y es usada en grandes cantidades por los mataderos, para cometidos como limpieza, esterilización, alimentación a calderas, etc. A la salida del condensador (8), el agua de red se encuentra a una temperatura superior a la de entrada. Teniendo en cuenta que las industrias cárnicas o mataderos necesitan calentar una gran parte del agua de red que consumen, este condensador (8) supone un ahorro energético. A modo de ejemplo, es típico que un matadero necesite calentar el 60% del agua de red que consume a temperaturas superiores a 62ºC, para emplearla como agua de limpieza. El agua de red es impulsada a través del condensador (8) por medio de una bomba centrífuga (8b).

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centrífuga (9a), y los condensados, acumulados en la zona inferior, son retirados con una segunda bomba centrífuga (9b).

Para garantizar la asepsia de la sangre seca, la eliminación de olores y evitar la coagulación, se dispone de un ozonificador (4), que introduce ozono en el interior del secador (3). El ozonificador (4) se alimenta con una botella de oxígeno puro, no representada. Con el fin de inyectar el ozono a la temperatura adecuada para cada fase del secado, éste atraviesa un calentador (5) previo al secador (3). El ozono que no haya reaccionado en el secador (3), lo abandona a través del conducto vertical (3B2), atraviesa el condensador (9) y llega hasta un destructor de ozono (6), previo a la bomba de vacío (9c). Los destructores de ozono son conocidos por el experto en la materia.

En la Figura 2 se muestra un dibujo esquemático del secador (3), para ilustrar la nomenclatura empleada en el presente documento. Las medidas y proporciones se encuentran exageradas con el fin de aumentar la claridad. Se aprecia una carcasa (12), en cuyo interior se albergan un total de seis placas de intercambio térmico (13a, 13b, 13c, 13d, 13e y 13f). En esta realización particular se muestra una cámara de evaporación (3B), por la que circula sangre, y una cámara de calefacción (3A), por la que circula un efluente residual, por ejemplo agua de escaldado. Los recorridos de la sangre y el efluente se indican de forma representativa por medio de flechas; para el efluente el grosor de línea es fino, y para la sangre grueso. La separación entre ambas cámaras (3A y 3B) es estanca, de modo que en ningún momento se produce contacto entre los dos fluidos. La cámara de calefacción (3A) comprende en esta realización particular un total de tres subcámaras (14a, 14b y 14c), que se conectan todas ellas, a través de tuberías (15), a dos colectores (3A1 y 3A2), de modo tal que forman un único volumen, la citada cámara de calefacción (3A). La cámara de evaporación (3B) comprende cuatro subcámaras (16a, 16b, 16c y 16d), que se encuentran igualmente en comunicación todas ellas, formando también un único volumen, la citada cámara de evaporación (3B). En el interior de cada una de las subcámaras (16a, 16b, 16c y 16d) de la cámara de evaporación (3B), se alberga un agitador (3A3), accionado por un eje (17).

Los agitadores (3A3) son soldados sobre una varilla (17a), la cual se fija sobre el eje (17). La varilla (17a) y el eje son perpendiculares, tal como se desprende de la figura. Por motivos de simplicidad en el dibujo, en esta figura esquemática los agitadores (3A3) no hacen contacto físico con las placas de intercambio (13a, 13b, 13c, 13d, 13e, 13f), ya que se han dibujado con una longitud insuficiente. Con la finalidad de definir la longitud de los agitadores (3A3),

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