ES2694021T3 - Métodos y dispositivos para calentar o enfriar materiales viscosos - Google Patents

Métodos y dispositivos para calentar o enfriar materiales viscosos Download PDF

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Abstract

Un intercambiador de calor (10), que comprende: una primera placa de presión (20) y una primera placa de intercambio de energía (22) unida a la primera placa de presión (20); una segunda placa de presión (30), una segunda placa de intercambio de energía (32) y una tercera placa de intercambio de energía (34) unidas la segunda placa de intercambio de energía (32) y la tercera placa de intercambio de energía (34) a la segunda placa de presión (30) en lados opuestos de la segunda placa de presión (30), unida la segunda placa de presión (30) a la primera placa de presión (20); un primer espaciador (40) y un segundo espaciador (42) dispuestos entre la primera placa de intercambio de energía (22) y la segunda placa de intercambio de energía (32), en el que la primera placa de intercambio de energía (22), la segunda placa de intercambio de energía (32), el primer espaciador (40) y el segundo espaciador (42) definen un primer pasaje de temperatura controlada (44) para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor (10); una tercera placa de presión (50) y una cuarta placa de intercambio de energía (52) unida a la tercera placa de presión (50), unida la tercera placa de presión (50) a la segunda placa de presión (30); y un tercer espaciador (60) y un cuarto espaciador (62) dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energía (34) y la cuarta placa de intercambio de energía (52), en el que la tercera placa de intercambio de energía (34), la cuarta placa de intercambio de energía (52), el tercer espaciador (60) y el cuarto espaciador (62) definen un segundo pasaje de temperatura controlada (64) para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor (10).

Description

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DESCRIPCION
Metodos y dispositivos para calentar o enfriar materiales viscosos Antecedentes de la invencion Campo de la invencion
La invencion se refiere, en general, a metodos y dispositivos para calentar o enfriar materiales viscosos y particularmente, a metodos y dispositivos para elaborar productos alimenticios a partir de emulsiones carnicas.
Descripcion de la tecnica relacionada
Los metodos para producir emulsiones carnicas y alimentos a partir de dichas emulsiones usando intercambiadores de calor de tubos concentricos convencionales son conocidos en la industria alimentaria. Las emulsiones carnicas son ampliamente usadas en la elaboracion de productos tales como salchichas de Bolonia, salchichas de Frankfurt, salchichas, alimentos para animales y similares. Para reducir el coste de ciertos productos alimenticios para los consumidores, en los ultimos anos ha habido una demanda de productos de emulsion carnica que se asemejan a trozos o pedazos de carne natural en su aspecto, textura y estructura ffsica, es decir, analogos de carne. Dichos productos son usados como un sustituto parcial o total de trozos de carne natural mas costosos en productos alimenticios tales como estofados, pasteles de carne, guisos de cazuela, alimentos enlatados y productos alimenticios para mascotas.
Los intercambiadores de calor de tubos concentricos de tipo convencional, usados para enfriar o calentar materiales viscosos y/o fibrosos, tienen disenos que obstruyen parcialmente el flujo del producto a traves del intercambiador de calor. Esta obstruccion puede cambiar la propiedad de los materiales, taponar el equipo y reducir el rendimiento. Las soluciones anteriores han involucrado el uso de tubos largos y/o la modificacion del diseno del tipo de tubo. Dichas modificaciones han incluido multiples tubos concentricos que aumentan la superficie de contacto, normalmente para asegurar el enfriamiento/calentamiento a ambos lados del producto. Sin embargo, el aumento de la longitud y/o del diametro de los tubos de un intercambiador de calor de tubos concentricos aumenta la complejidad del diseno al tiempo que reduce la flexibilidad del proceso.
Los intercambiadores de calor de placa convencionales tienen problemas similares al del intercambiador de calor de tubos concentricos en que el producto debe fluir a traves de un paso tortuoso, causando obstrucciones en el producto del material al moverse de una placa a la otra. Ademas, los disenos de intercambiador de calor existentes tienen limitaciones respecto de mdice de presion, flujo de producto uniforme, capacidad de expansion y flexibilidad.
El documento US 4.150.719 A muestra un proceso y un aparato para calentar o enfriar soluciones o fusiones muy viscosas de termoplasticos en la forma de capas delgadas. La solucion o fusion plastica se expande bajo las condiciones de temperatura de la solucion o fusion de alimentacion y las capas delgadas se calientan progresivamente para que la diferencia de temperatura entre el medio de transferencia de calor y la solucion o fusion sea en todo momento menor que 50 °C y, preferentemente, menor que 20 °C. Las soluciones o fusiones viscosas de termoplasticos pueden calentarse o enfriarse rapidamente y de manera uniforme bajo condiciones suaves y controladas, para preparar las soluciones o fusiones para un tratamiento adicional en un equipo convencional.
El documento WO 2006/120026 A2 muestra un intercambiador de calor que es capaz de operaciones sofisticadas tales como emprender reacciones qrnmicas, en el que se requieren perfiles de velocidad particulares o se necesitan perfiles de transferencia de calor inusuales y comprende un intercambiador de calor unitario que comprende una pluralidad de elementos o zonas de transferencia de calor distintos/as que contienen fluido de transferencia de calor por donde fluye un material de proceso en el que el fluido de transferencia de calor se suministra y se extrae por separado a cada elemento o zona de transferencia de calor.
El documento US 7.275.927 B2 muestra una matriz de enfriamiento, para su uso en la fabricacion de productos alimenticios extruidos, incluyendo la matriz de enfriamiento: una pluralidad de miembros de nucleo que forman una porcion de cuerpo principal de la matriz de enfriamiento entre los extremos de entrada y de salida de la matriz y dispuestos alrededor de un eje de la matriz en relacion colindante; una pluralidad de canales de flujo de material extruido que se extienden a traves de la matriz de enfriamiento desde el extremo de entrada hasta el extremo de salida, definidos por huecos entre dichos miembros de nucleo colindantes; al menos un orificio en cada uno de dichos miembros de nucleo a traves del cual puede fluir el refrigerante; una estructura de cierre adaptada para asegurar los miembros de nucleo contra el movimiento radial con respecto al eje de la matriz; medios para conectar la matriz de enfriamiento a una salida del extrusor de alimento, una fuente de fluido de enfriamiento y un receptaculo de fluido de enfriamiento; y medios de distribucion de flujo de material extruido, ubicados adyacentes al extremo de entrada, adaptados para dirigir el material extruido desde la salida del extrusor de alimento hasta dichos canales de flujo de material extruido seleccionados.
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El documento US 2009/211977 A1 muestra un dispositivo de transferencia microflmdica. El dispositivo puede estar configurado para transferencia de masa, transferencia de calor o ambas. Por ejemplo, determinadas realizaciones divulgadas incorporan membranas semipermeables para transferir sustancias objetivo de un fluido a otro. Ademas, el dispositivo puede incorporar componentes de transferencia tanto de calor como de masa.
Sumario de la invencion
La invencion se refiere, en general, a dispositivos tales como intercambiadores de calor para elaborar productos de emulsion carnica y a metodos para usar los dispositivos. Puede proporcionarse un dispositivo que comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa y un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen al menos un pasaje para que un producto atraviese el dispositivo. El dispositivo incluye, ademas, una tercera placa unida a la segunda placa, y un tercer espaciador y un cuarto espaciador dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen otro pasaje para que un segundo producto atraviese el dispositivo.
La primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa comprenden capacidades de intercambio de energfa. Por ejemplo, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa pueden construirse y disponerse para calentar o enfriar (por ejemplo, mediante conduccion o conveccion) el producto en los pasajes.
En una realizacion, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa definen una zona de temperatura controlada. Por ejemplo, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa comprenden un pasaje a traves de una porcion de la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa. El pasaje puede comprender cualquier fluido adecuado que enfne o caliente las placas de la zona de temperatura controlada del dispositivo.
En una realizacion, la primera placa y la segunda placa y la segunda placa y la tercera placa definen una pluralidad de zonas de temperatura controlada. Por ejemplo, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa comprenden una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa. Los pasajes pueden comprender un fluido que enfne o caliente las placas de las zonas de temperatura controlada del dispositivo.
En una realizacion, el pasaje entre la primera placa y la segunda placa que vana y el pasaje entre la segunda placa y la tercera placa comprenden un espacio que vana entre alrededor de 3 cm y alrededor de 15 cm. El primer espaciador, el segundo espaciador, el tercer espaciador y el cuarto espaciador pueden tener forma oval.
La primera placa y la segunda placa pueden sellarse a lo largo del primer espaciador y el segundo espaciador para soportar las presiones internas en el pasaje de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). La primera placa y la segunda placa pueden estar unidas entre sf mediante cualquier medio adecuado tal como, por ejemplo, uno o mas tornillos.
La segunda placa y la tercera placa pueden sellarse a lo largo del tercer espaciador y el cuarto espaciador para soportar las presiones internas en el pasaje de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). La segunda placa y la tercera placa pueden estar unidas entre sf mediante cualquier medio adecuado tal como, por ejemplo, uno o mas tornillos.
En una realizacion, el dispositivo comprende un colector de entrada unido a un extremo del dispositivo. El colector de entrada puede definir un pasaje de entrada para el producto que se divide en un primer pasaje de salida y un segundo pasaje de salida. El primer pasaje de salida conduce al interior del primer pasaje del dispositivo y el segundo pasaje de salida conduce al interior del segundo pasaje del dispositivo.
En una realizacion, la invencion proporciona un intercambiador de calor que comprende una primera placa de presion y una primera placa de intercambio de energfa unida a la primera placa de presion. Una segunda placa de intercambio de energfa y una tercera placa de intercambio de energfa estan unidas a una segunda placa de presion a lados opuestos de una segunda placa de presion. La segunda placa de presion esta unida a la primera placa de presion. Un primer espaciador y un segundo espaciador estan dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa y la segunda placa de intercambio de energfa. La primera placa de intercambio de energfa, la segunda placa de intercambio de energfa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor. El intercambiador de calor comprende, ademas, una tercera placa de presion y una cuarta placa de intercambio de energfa unida a la tercera placa de presion. La tercera placa de presion esta unida a la segunda placa de presion. Un tercer espaciador y un cuarto espaciador estan dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energfa y la cuarta placa de intercambio de energfa. La tercera placa de intercambio de energfa, la cuarta placa de intercambio de energfa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor.
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En una realizacion, la primera placa de intercambio de ene^a y/o la segunda placa de intercambio de ene^a comprenden un pasaje a traves de una porcion de la primera placa de intercambio de energfa y/o la segunda placa de intercambio de energfa. La tercera placa de intercambio de energfa y/o la cuarta placa de intercambio de energfa tambien pueden comprender un pasaje a traves de una porcion de la tercera placa de intercambio de energfa y/o la cuarta placa de intercambio de energfa. El pasaje puede comprender cualquier fluido adecuado que enfne o caliente (por ejemplo, por conduccion o conveccion) las placas de intercambio de energfa de la zona de temperatura controlada del intercambiador de calor.
En una realizacion, la primera placa de intercambio de energfa y la segunda placa de intercambio de energfa definen una pluralidad de zonas de temperatura controlada. La tercera placa de intercambio de energfa y la cuarta placa de intercambio de energfa tambien pueden definir una pluralidad de zonas de temperatura controlada. Por ejemplo, la primera placa de intercambio de energfa, la segunda placa de intercambio de energfa, la tercera placa de intercambio de energfa y/o la cuarta placa de intercambio de energfa comprenden una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de la o las placas de intercambio de energfa respectivas que definen las zonas de temperatura controlada. Los pasajes pueden comprender un fluido que enfne o caliente las placas de intercambio de energfa de las zonas de temperatura controlada del intercambiador de calor.
En una realizacion, un espacio entre la primera placa de intercambio de energfa y la segunda placa de intercambio de energfa vana entre alrededor de 3 cm y alrededor de 15 cm. En otra realizacion, un espacio entre la tercera placa de intercambio de energfa y la cuarta placa de intercambio de energfa vana entre alrededor de 3 cm y alrededor de 15 cm. El primer espaciador, el segundo espaciador, el tercer espaciador y el cuarto espaciador pueden tener forma oval. La primera placa de intercambio de energfa y la segunda placa de intercambio de energfa pueden sellarse a lo largo del primer espaciador y el segundo espaciador para soportar las presiones internas en el pasaje de producto de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). La tercera placa de intercambio de energfa y la cuarta placa de intercambio de energfa pueden sellarse a lo largo del tercer espaciador y el cuarto espaciador para soportar las presiones internas en el pasaje del producto de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi).
En una realizacion, el intercambiador de calor comprende, ademas, una primera placa de extremo que define una entrada y una segunda placa de extremo que define una salida. La primera placa de extremo y la segunda placa de extremo estan unidas a extremos opuestos de la primera placa de presion y de la segunda placa de presion. El intercambiador de calor tambien puede comprender una o mas juntas de transicion unidas a la entrada del intercambiador de calor que pasa de la abertura de la entrada al pasaje formado por las placas. La primera placa de presion y la segunda placa de presion pueden unirse entre sf mediante cualquier medio adecuado tal como, por ejemplo, por uno o mas tornillos, pernos o abrazaderas.
Puede proporcionarse un intercambiador de calor que comprende una primera placa de presion y una primera placa de intercambio de energfa unida a la primera placa de presion. Un primer espaciador y un segundo espaciador estan dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa y una segunda placa de intercambio de energfa. La primera placa de intercambio de energfa, la segunda placa de intercambio de energfa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor. Una tercera placa de intercambio de energfa esta unida a la segunda placa de intercambio de energfa. El intercambiador de calor comprende, ademas, una segunda placa de presion y una cuarta placa de intercambio de energfa esta unida a la segunda placa de presion. La segunda placa de presion esta unida a la primera placa de presion. Un tercer espaciador y un cuarto espaciador estan dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energfa y la cuarta placa de intercambio de energfa. La tercera placa de intercambio de energfa, la cuarta placa de intercambio de energfa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor.
Puede proporcionarse un intercambiador de calor que comprende una primera placa de presion y una primera placa de intercambio de energfa unida a la primera placa de presion. Un primer espaciador y un segundo espaciador estan dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa y una segunda placa de intercambio de energfa. La primera placa de intercambio de energfa, la segunda placa de intercambio de energfa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor. El intercambiador de calor comprende, ademas, una segunda placa de presion y una tercera placa de intercambio de energfa esta unida a la segunda placa de presion. La segunda placa de presion esta unida a la primera placa de presion. Un tercer espaciador y un cuarto espaciador estan dispuestos entre la segunda placa de intercambio de energfa y la tercera placa de intercambio de energfa. La segunda placa de intercambio de energfa, la tercera placa de intercambio de energfa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor.
En otra realizacion, la invencion proporciona un metodo para elaborar un producto alimenticio. El metodo comprende introducir una emulsion carnica en un intercambiador de calor de acuerdo con la invencion y someter la emulsion carnica a una alta presion. La primera placa de intercambio de energfa, la segunda placa de intercambio de energfa, el primer espaciador y el segundo espaciador someten la emulsion carnica a una primera temperatura mientras la emulsion carnica pasa a traves del intercambiador de calor. La tercera placa de intercambio de energfa, la tercera
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placa de intercambio de ene^a, el tercer espaciador y el cuarto espaciador someten la emulsion carnica a una segunda temperatura mientras la emulsion carnica pasa a traves del intercambiador de calor.
Puede proporcionarse un metodo para elaborar un producto alimenticio, cuyo metodo comprende introducir un producto alimenticio en un intercambiador de calor y someter el producto a alta presion. El intercambiador de calor comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa y separada por un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa, y una tercera placa unida a la segunda placa y separada por un tercer espaciador y un cuarto espaciador dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor.
En una realizacion, el metodo comprende controlar una temperatura del intercambiador de calor pasando un fluido por al menos un pasaje de una porcion de al menos una de las placas de intercambio de energfa. Por ejemplo, las placas de intercambio de energfa pueden definir una pluralidad de zonas individuales de temperatura controlada. Las temperaturas de zonas individuales de temperatura controlada pueden controlarse haciendo pasar un fluido por una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de las placas de intercambio de energfa.
Puede proporcionarse un metodo para elaborar un producto de emulsion carnica, cuyo metodo comprende formar una emulsion carnica que contiene protema y grasa, triturar y calentar la emulsion carnica, introducir la emulsion carnica en un intercambiador de calor y someter la emulsion carnica a una presion de al menos 482,63 kPa (70 psi). El intercambiador de calor comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa y separada por un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa, y una tercera placa unida a la segunda placa y separada por un tercer espaciador y un cuarto espaciador dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. La emulsion caliente se descarga luego desde el intercambiador de calor.
En una realizacion, el metodo comprende, ademas, la puesta en retorta del producto de emulsion carnica descargada. En otra realizacion, el metodo puede comprender, ademas, secar o frefr la emulsion carnica descargada y formar un trozo tipo pienso a partir de la emulsion carnica.
Una ventaja de la invencion es la de proporcionar un intercambiador de calor mejorado.
Otra ventaja de la invencion es la de proporcionar un intercambiador de calor que tiene mayores velocidades de produccion con poco o ningun aumento en la cantidad de superficie cubierta para equipos requerida.
Otra ventaja mas de la invencion es la de proporcionar un intercambiador de calor que tiene menores presiones operativas con poco o ningun aumento en la cantidad de superficie cubierta para equipos requerida.
Incluso otra ventaja de la invencion es la de proporcionar un dispositivo mejorado para elaborar un producto de emulsion carnica.
Otra ventaja de la invencion es la de proporcionar un metodo mejorado para elaborar un producto de emulsion carnica.
En el presente documento se describen caractensticas y ventajas adicionales, y resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada y de las figuras.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva del intercambiador de calor y del colector de entrada en una realizacion de la invencion.
La FIG. 2 ilustra una vista del corte transversal II del intercambiador de calor de la FIG. 1.
La FIG. 3 ilustra una vista de despiece del intercambiador de calor de la FIG. 1.
La FIG. 4A ilustra una vista del corte transversal IVA del colector de entrada de la FIG. 1.
La FIG. 4B ilustra una vista en perspectiva posterior del colector de entrada de la FIG. 1.
La FIG. 5 ilustra una vista del corte transversal del intercambiador de calor en otra realizacion de la invencion.
La FIG. 6 ilustra una vista del corte transversal del intercambiador de calor en otra realizacion de la invencion.
La FIG. 7 es un esquema de un proceso para elaborar productos de emulsion carnica usando el intercambiador de calor en una realizacion de la invencion.
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Descripcion detallada de la invencion
La invencion proporciona metodos y dispositivos adecuados para calentar o enfriar materiales viscosos. En una realizacion, los metodos y dispositivos son adecuados para elaborar productos alimenticios a partir de emulsiones carnicas. Mas espedficamente, en una realizacion, la invencion proporciona un intercambiador de calor de placas de alta presion util para elaborar productos de emulsion carnica. Por ejemplo, el intercambiador de calor de placas de alta presion comprende multiples conjuntos de placas de calentamiento/enfriamiento apiladas una sobre la otra con un colector de entrada de diseno unico que canaliza uniformemente el material a cada conjunto de placas. El intercambiador de calor permite el uso de presiones mas elevadas y un rendimiento de producto aumentado. Ademas, el intercambiador de calor puede disenarse para minimizar o evitar la obstruccion del producto cuando lo atraviesa, lo que elimina o reduce el taponamiento dentro del intercambiador de calor.
En una realizacion general ilustrada en las FIGS. 1-3, la invencion proporciona se muestra un intercambiador de calor 10 y un colector de entrada 12 unido al intercambiador de calor 10. El intercambiador de calor 10 comprende una primera placa de presion 20 y una primera placa de intercambio de energfa 22 unida a la primera placa de presion 20, una segunda placa de presion 30 y una segunda placa de intercambio de energfa 32 unida a la segunda placa de presion 30. La segunda placa de presion 30 esta unida a la primera placa de presion 20. El intercambiador de calor 10 comprende, ademas, un primer espaciador 40 y un segundo espaciador 42 dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa 20 y la segunda placa de intercambio de energfa 30. La primera placa de intercambio de energfa 22, la segunda placa de intercambio de energfa 32, el primer espaciador 40 y el segundo espaciador 42 definen un pasaje de temperatura controlada 44 para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor 10. Una tercera placa de intercambio de energfa 34 esta unida a la segunda placa de presion 30 a un lado opuesto de la segunda placa de presion 30 desde la segunda placa de intercambio de energfa 32.
El intercambiador de calor 10 comprende, ademas, una tercera placa de presion 50 y una cuarta placa de intercambio de energfa 52 unida a la tercera placa de presion 50. La tercera placa de presion 50 esta unida a la segunda placa de presion 30. Un tercer espaciador 60 y un cuarto espaciador 62 estan dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energfa 34 y la cuarta placa de intercambio de energfa 52. La tercera placa de intercambio de energfa 34, la cuarta placa de intercambio de energfa 52, el tercer espaciador 60 y el cuarto espaciador 62 definen un segundo pasaje de temperatura controlada 64 para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor 10. Este segundo pasaje de temperatura controlada 64 aumenta la cantidad de producto que puede atravesar el intercambiador de calor 10 comparado con un intercambiador de calor normal con un solo pasaje.
Las placas de presion 20, 30 y 50, las placas de intercambio de energfa 22, 32, 34 y 52 y los espaciadores 40, 42, 60 y 62 pueden fabricarse a partir de cualquier material adecuado suficiente para sus fines pretendidos. Por ejemplo, las placas de presion 20, 30 y 50 pueden comprender acero u otro material capaz de soportar las tensiones relacionadas con presiones y/o temperaturas elevadas. Las placas de intercambio de energfa 22, 32, 34 y 52 pueden comprender acero u otro material capaz de soportar las tensiones relacionadas con presiones y/o temperaturas elevadas. Los espaciadores 40, 42, 60 y 62 pueden comprender acero, un polfmero u otro material capaz de soportar las tensiones relacionadas con presiones y/o temperaturas elevadas.
En una realizacion, la primera placa de intercambio de energfa 22 y/o la segunda placa de intercambio de energfa 32 comprenden uno o mas pasajes 70 y 72, respectivamente, a traves de cualquier porcion de la primera placa de intercambio de energfa 22 y/o la segunda placa de intercambio de energfa 32. En otra realizacion, la tercera placa de intercambio de energfa 34 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 52 comprenden uno o mas pasajes 80 y 82, respectivamente, a traves de cualquier porcion de la tercera placa de intercambio de energfa 34 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 52. Por ejemplo, los pasajes 70, 72, 80 y 82 pueden construirse y disponerse para atravesar tantas o tan pocas placas de intercambio de energfa segun se desee para efectuar el cambio de temperatura de las placas. Los pasajes 70, 72, 80 y 82 tambien pueden comprender una entrada y una salida para que un fluido de calentamiento/enfriamiento los atraviese, facilitando asf el calentamiento o el enfriamiento del producto que se esta desplazando a traves de los pasajes 44 y 64 del intercambiador de calor 10.
Puede usarse cualquier fluido adecuado (por ejemplo, agua) o gas a cualquier temperatura deseada que enfne o caliente las placas de intercambio de energfa 22, 32, 34 y 52 de la zona de temperatura controlada del intercambiador de calor 10. Al controlar individualmente la temperatura de la primera placa de intercambio de energfa 22, la segunda placa de intercambio de energfa 32, la tercera placa de intercambio de energfa 34 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 52, el intercambiador de calor puede enfriar o calentar el producto en uno o ambos lados, aumentando asf la eficacia de intercambio de calor o de fno. Como alternativa o adicionalmente, la primera placa de intercambio de energfa 22, la segunda placa de intercambio de energfa 32, la tercera placa de intercambio de energfa 34 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 52 pueden utilizar cualquier otro mecanismo adecuado de calentamiento o enfriamiento conocido por el experto en la materia.
Tal como lo muestra la FIG. 1, la primera placa de intercambio de energfa 22, la segunda placa de intercambio de energfa 32, la tercera placa de intercambio de energfa 34 y la cuarta placa de intercambio de energfa 52 tambien pueden definir una pluralidad de zonas de temperatura controlada secuenciales A-C. Por ejemplo, la primera placa
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Los pasajes 70, 74 y 76 y 80, 84 y 86 pueden comprender, cada uno de ellos, los mismos fluidos o gases, o fluidos o gases diferentes que enfnan o calientan las zonas individuales de temperatura controlada A-C del intercambiador de calor 10. Las zonas de enfriamiento/calentamiento pueden configurarse de manera que el material que se enfna o calienta no este obstruido una vez que ingresa a la zona de enfriamiento y/o calentamiento.
Cada una de las zonas de temperatura controlada A-C pueden mantenerse a una temperatura espedfica, por ejemplo, controlando la temperatura y el caudal del fluido o gas individual a traves de los pasajes 70, 74 y 76 y 80, 84 y 86. De esta manera, cada una de las zonas de temperatura controlada A-C puede estar a la misma temperatura o a temperaturas diferentes. Las zonas de temperatura pueden crearse para aumentar o reducir la temperatura mientras que el producto atraviesa el intercambiador de calor. Por ejemplo, durante el enfriamiento de la emulsion carnica, las zonas de temperatura pueden ajustarse para enfriar el alimento de manera sucesiva de una zona a otra a traves del intercambiador de calor. Aunque se ilustran tres zonas de temperatura controlada, cabe apreciar que el intercambiador de calor 10 puede comprender cualquier numero adecuado de zonas de temperatura controlada en realizaciones alternativas de la invencion. Ademas, pueden colocarse dos o mas intercambiadores de calor de la invencion en secuencia para ofrecer zonas adicionales de calentamiento o enfriamiento, segun sea necesario.
Tal como lo muestra la FIG. 2, el pasaje 44 comprende un espacio entre la primera placa de intercambio de energfa 22 y la segunda placa de intercambio de energfa 32. El pasaje 64 comprende un espacio entre la tercera placa de intercambio de energfa 34 y la cuarta placa de intercambio de energfa 52. Los espacios pueden comprender cualquier altura adecuada. En una realizacion, los espacios comprenden una altura que vana entre alrededor de 3 cm y alrededor de 15 cm. Tal como se lo muestra ademas en la FIG. 2, en una realizacion, los espaciadores 40, 42, 60 y 62 pueden tener forma oval. Cabe apreciar que los espaciadores pueden tener cualquier forma adecuada, por ejemplo, para proporcionar un pasaje entre sus placas de intercambio de energfa respectivas. La distancia entre las placas de intercambio de energfa 22 y 32 o 34 y 52 y por lo tanto, el tamano de las zonas de enfriamiento/calentamiento pueden ajustarse modificando el tamano de los espaciadores 40, 42, 60 y 62.
La primera placa de intercambio de energfa 22 y la segunda placa de intercambio de energfa 32 pueden sellarse de cualquier forma adecuada a lo largo del primer espaciador 40 y el segundo espaciador 42 para soportar las presiones requeridas para procesar el producto mientras atraviesa el dispositivo, por ejemplo, entre alrededor de 344,738 (50 psi) y alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). De forma similar, la tercera placa de intercambio de energfa 34 y la cuarta placa de intercambio de energfa 52 pueden sellarse de cualquier forma adecuada a lo largo del tercer espaciador 60 y el cuarto espaciador 62 para soportar las presiones requeridas para procesar el producto mientras atraviesa el dispositivo, por ejemplo, entre alrededor de 344,738 (50 psi) y alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). Esto evita que los productos en los pasajes penetren en el intercambiador de energfa (por ejemplo, desde presiones internas altas) mientras lo atraviesan. Por ejemplo, tal como lo muestra la FIG. 3, en una realizacion pueden colocarse una o mas juntas 90 largas a lo largo de los espaciadores 40, 42, 60 y 62 para proporcionar sellos adicionales. Preferentemente, el intercambiador de calor puede sellarse para soportar presiones positivas de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi) y manejar productos con altas viscosidades, por ejemplo, de 100.000 centipoises.
Tal como lo ilustra la FIG. 3, en una realizacion, el intercambiador de calor 10 comprende, ademas, una primera placa de extremo 94 que define una primera entrada 96 y una segunda entrada 98. Cabe apreciar que una segunda placa de extremo (que no se muestra) puede unirse a un extremo opuesto del primer intercambiador de calor 10 para usarlo como una placa de salida. La primera placa de extremo 94 tambien puede usarse para unir dos o mas intercambiadores de calor 10 juntos en secuencia, tal como se analizo previamente. Por ejemplo, dos o mas intercambiadores de calor pueden unirse para fijar una primera placa de extremo de un intercambiador de calor con la segunda placa de extremo de otro intercambiador de calor.
En algunas realizaciones, el intercambiador de calor esta disenado para conectarse en serie y/o en paralelo a otros ejemplares del intercambiador de calor. Sin embargo, debido a la capacidad de expandir el intercambiador de calor "apilando" placas de transferencia de calor una sobre otra (aumentando la superficie de transferencia de calor), puede reducirse la necesidad de colocar los intercambiadores de calor en serie y/o en paralelo.
El extremo de entrada del intercambiador de calor 10 tambien puede comprender una o mas juntas de transicion (que no se muestran) unidas a la placa de entrada 94 del intercambiador de calor 10 que pasa de la abertura de la entrada a los pasajes formados por las placas de intercambio de energfa 22, 32, 34 y 52. Las juntas de transicion pueden proporcionar, por ejemplo, una transicion generalmente uniforme (por ejemplo, reduciendo el tamano de la abertura) mientras el producto ingresa a las zonas de temperatura controlada del intercambiador de calor de un
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dispositivo o conducto anterior. De la misma manera, el intercambiador de calor 10 tambien puede comprender una o mas juntas de transicion (que no se muestran) unidas a una placa de salida (que no se muestra) del intercambiador de calor 10 que pasa de los pasajes formados por las placas de intercambio de energfa 22, 32, 34 y 52 a la abertura de la placa de salida.
La primera placa de presion 20, la segunda placa de presion 30 y la tercera placa de presion 50 pueden unirse y mantenerse unidas a traves de cualquier medio adecuado y en cualquier lugar adecuado. Por ejemplo, la primera placa de presion 20, la segunda placa de presion 30 y la tercera placa de presion 50 pueden mantenerse unidas a traves de uno o mas tornillos, pernos y/o abrazaderas 92 que atraviesan porciones de las placas tal como lo ilustran las FIGS. 1-2.
Tal como lo ilustran las FIGS. 1 y 4A-4B, en una realizacion, el colector de entrada 12 comprende una porcion frontal 100 que define un pasaje de entrada 102 y una porcion posterior 110 que define dos pasajes de salida 112 y 114. El colector de entrada 12 esta construido y dispuesto de manera que el pasaje de entrada 102 se divide en dos pasajes de salida 112 y 114 que se corresponden con la primera entrada 96 y una segunda salida 98, respectivamente, de la primera placa de extremo 94. Como resultado, el producto o material que ingresa al intercambiador de calor 10 a ser enfriado o calentado puede distribuirse uniformemente entre los pasajes 44 y 64 a traves del colector de entrada 12. Por consiguiente, el colector de entrada 12 esta disenado para que el flujo ininterrumpido de material distribuya el material entre el conjunto de placas de intercambio de energfa del intercambiador de calor 10.
En otra realizacion, el colector de entrada puede disenarse con dos o mas pasajes de entrada correspondientes a los dos o mas pasajes de salida individuales para que puedan procesarse multiples productos en el intercambiador de calor al mismo tiempo. En una realizacion alternativa, el colector de entrada puede disenarse con un pasaje de entrada correspondiente a tres o mas pasajes de salida individuales. Los pasajes de salida individuales del colector de entrada correspondenan al numero de pasajes del intercambiador de calor.
Cabe apreciar que el extremo de salida del intercambiador de calor 10 puede comprender cualquier numero adecuado y configuraciones de salida que se correspondan con los pasajes 44 y 64 del intercambiador de calor 10. El extremo de salida del intercambiador de calor tambien puede configurarse para unirse secuencialmente a otro intercambiador de calor. Ademas, el extremo de salida del intercambiador de calor 10 puede estar unido directamente a cualquier equipo auxiliar/de procesamiento adecuado para permitir el corte, redimensionamiento, texturizacion adicional o conformacion del producto o material que se procesa al salir del intercambiador de calor 10.
En una realizacion alternativa, la invencion proporciona un dispositivo que comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa, y un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje para que un primer producto atraviese el dispositivo. Una tercera placa esta unida a la segunda placa. Al menos una de la primera placa, la segunda placa y la tercera placa comprende capacidades de intercambio de energfa. Un tercer espaciador y un cuarto espaciador estan dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje para que un segundo producto atraviese el dispositivo. La primera placa, la segunda placa y la tercera placa pueden funcionar, cada una de ellas, como placas de intercambio de energfa y placas de presion.
En esta realizacion, la primera placa y la segunda placa definen una o mas zonas de temperatura controlada. La segunda placa y la tercera placa tambien pueden definir una o mas zonas de temperatura controlada. La primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa tambien comprenden capacidades de intercambio de energfa. Por consiguiente, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa pueden construirse y disponerse para transferir calor o fno (por ejemplo, mediante conduccion o conveccion) hacia o desde el producto en el primero o segundo pasaje. Por ejemplo, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa comprenden un pasaje a traves de cualquier porcion de la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa que atraviesa un lfquido de enfriamiento o de calentamiento. Como alternativa o adicionalmente, la primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa pueden utilizar cualquier otro mecanismo adecuado de calentamiento o enfriamiento conocido por el experto en la materia.
La primera placa, la segunda placa y/o la tercera placa tambien pueden definir una pluralidad de zonas de temperatura controlada usando una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de la primera placa y/o de la segunda placa. Los pasajes pueden comprender cualquier fluido o gas adecuado que enfne o caliente las zonas de temperatura controlada del dispositivo.
El pasaje puede comprender cualquier tamano de altura de espacio entre la primera placa y la segunda placa, tal como, por ejemplo, entre alrededor de 3 cm y alrededor de 15 cm. El primer espaciador y el segundo espaciador pueden tener forma oval. La primera placa y la segunda placa pueden sellarse a lo largo del primer espaciador y el segundo espaciador para soportar las presiones internas en el pasaje de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi). La primera placa y la segunda placa pueden unirse entre sf mediante cualquier medio adecuado tal como, por ejemplo, por uno o mas tornillos, pernos y/o abrazaderas. En una realizacion, el dispositivo
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puede comprender una primera placa de extremo que define una entrada y una segunda placa de extremo que define una salida que estan unidas a extremos opuestos de la primera placa y de la segunda placa.
En otra realizacion ilustrada en la FIG. 5 la invencion proporciona un intercambiador de calor 200 que no usa una placa de presion intermedia. El intercambiador de calor 200 comprende una primera placa de presion 210 y una primera placa de intercambio de energfa 212 unida a la primera placa de presion 210. El intercambiador de calor 200 tambien comprende una segunda placa de intercambio de energfa 214 y un primer espaciador 220 y un segundo espaciador 222 estan dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa 212 y la segunda placa de intercambio de energfa 214. La primera placa de intercambio de energfa 212, la segunda placa de intercambio de energfa 214, el primer espaciador 220 y el segundo espaciador 222 definen un primer pasaje de temperatura controlada 224 para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor 200. Una tercera placa de intercambio de calor 230 esta unida a la segunda placa de intercambio de energfa 214.
El intercambiador de calor 200 comprende, ademas, una segunda placa de presion 240 y una cuarta placa de intercambio de energfa 242 que esta unida a la segunda placa de presion 240. La segunda placa de presion 240 puede unirse a la primera placa de presion 210 a traves de uno o mas tornillos, pernos y/o abrazaderas 246 que atraviesan porciones de las placas tal como lo ilustra la FIG. 5. Un tercer espaciador 250 y un cuarto espaciador 252 estan dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energfa 230 y la cuarta placa de intercambio de energfa 242. La tercera placa de intercambio de energfa 230, la cuarta placa de intercambio de energfa 242, el tercer espaciador 250 y el cuarto espaciador 252 definen un segundo pasaje de temperatura controlada 260 para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor 200.
La primera placa de intercambio de energfa 212 y/o la segunda placa de intercambio de energfa 214 pueden comprender uno o mas pasajes 270 y 272, respectivamente, a traves de cualquier porcion de la primera placa de intercambio de energfa 212 y/o la segunda placa de intercambio de energfa 214. De forma similar, la tercera placa de intercambio de energfa 230 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 242 pueden comprender uno o mas pasajes 280 y 282, respectivamente, a traves de cualquier porcion de la tercera placa de intercambio de energfa 230 y/o la cuarta placa de intercambio de energfa 242. Las temperaturas del primero y del segundo pasajes de temperatura controlada 224 y 260 pueden controlarse/modificarse, por ejemplo, usando fluidos/gases a traves de los pasajes 270, 272, 280 y 282 de las placas de intercambio de energfa de la forma analizada previamente.
En una realizacion alternativa ilustrada en la FIG. 6, la invencion proporciona un intercambiador de calor 300 que comparte una placa de intercambio de energfa intermedia. El intercambiador de calor 300 comprende una primera placa de presion 310 y una primera placa de intercambio de energfa 312 unida a la primera placa de presion 310. El intercambiador de calor 300 tambien comprende una segunda placa de intercambio de energfa 314. Un primer espaciador 320 y un segundo espaciador 322 estan dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa 312 y la segunda placa de intercambio de energfa 314. La primera placa de intercambio de energfa 312, la segunda placa de intercambio de energfa 314, el primer espaciador 320 y el segundo espaciador 322 definen un primer pasaje de temperatura controlada 324 para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor 300.
El intercambiador de calor 300 comprende, ademas, una segunda placa de presion 340 y una tercera placa de intercambio de energfa 342 que esta unida a la segunda placa de presion 340. La segunda placa de presion 340 puede unirse a la primera placa de presion 310 a traves de uno o mas tornillos, pernos y/o abrazaderas 346 que atraviesan porciones de las placas tal como lo ilustra la FIG. 6. Un tercer espaciador 350 y un cuarto espaciador 352 estan dispuestos entre la segunda placa de intercambio de energfa 314 y la tercera placa de intercambio de energfa 342. La segunda placa de intercambio de energfa 314, la tercera placa de intercambio de energfa 342, el tercer espaciador 350 y el cuarto espaciador 352 definen un segundo pasaje de temperatura controlada 360 para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor 300.
La primera placa de intercambio de energfa 312 y/o la tercera placa de intercambio de energfa 342 pueden comprender uno o mas pasajes 370 y 372, respectivamente, a traves de cualquier porcion de la primera placa de intercambio de energfa 212 y/o la tercera placa de intercambio de energfa 214. De forma similar, la segunda placa de intercambio de energfa o la placa central de intercambio de energfa 314 puede comprender uno o mas pasajes (que no se muestran) la segunda placa de intercambio de energfa 314. Las temperaturas del primer y del segundo pasajes de temperatura controlada 324 y 360 pueden controlarse/modificarse, por ejemplo, usando fluidos/gases a traves de cualquiera de los pasajes de las placas de intercambio de energfa de la forma analizada previamente.
Cabe apreciar que los intercambiadores de calor en realizaciones alternativas de la invencion pueden comprender mas de dos pasajes para que el producto fluya a traves de ellos. En una realizacion alternativa, los intercambiadores de calor pueden construirse y disenarse para que comprendan 3, 4, 5 o mas pasajes de temperatura controlada en una forma apilada verticalmente de acuerdo con las dos realizaciones de configuracion de pasaje de la invencion. Por ejemplo, el intercambiador de calor puede comprender placas de intercambio de energfa, placas de presion y espaciadores adicionales apilados uno sobre otro para proporcionar 3 o mas pasajes de temperatura controlada en configuraciones similares a las descritas previamente.
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En una realizacion alternativa, la invencion proporciona un metodo para elaborar un producto alimenticio. El metodo comprende introducir una emulsion carnica en un intercambiador de calor y someter la emulsion carnica a presion. El intercambiador de calor comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa y separada por un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa, y una tercera placa unida a la segunda placa y separada por un tercer espaciador y un cuarto espaciador dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor.
La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador son construidos y dispuestos para someter la emulsion carnica a una primera temperatura mientras la emulsion carnica atraviesa el primer pasaje de temperatura controlada del intercambiador de calor. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador son construidos y dispuestos para someter la emulsion carnica a una segunda temperatura mientras la emulsion carnica atraviesa el segundo pasaje de temperatura controlada del intercambiador de calor.
Las temperaturas dentro del primero y del segundo pasajes de temperatura controlada del intercambiador de calor pueden controlarse haciendo pasar un fluido por al menos un pasaje de una porcion de al menos una de la primera placa, la segunda placa y la tercera placa. Por ejemplo, la primera placa, la segunda placa y la tercera placa pueden definir una pluralidad de zonas de temperatura controlada individuales. Las temperaturas de zonas de temperatura controlada individuales pueden controlarse haciendo pasar un fluido por una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de la primera placa, la segunda placa y la tercera placa.
La Figura 7 expone un diagrama de flujo que ilustra generalmente las etapas del metodo para elaborar un producto de emulsion carnica usando el intercambiador de calor en realizaciones de la invencion. En una realizacion general, el metodo comprende formar una emulsion carnica que contiene protema y grasa, triturar y calentar la emulsion carnica, introducir la emulsion carnica en un intercambiador de calor y someter la emulsion carnica a una presion de al menos 344,738 kPa (50 psi). El intercambiador de calor comprende una primera placa, una segunda placa unida a la primera placa y separada por un primer espaciador y un segundo espaciador dispuestos entre la primera placa y la segunda placa, y una tercera placa unida a la segunda placa y separada por un tercer espaciador y un cuarto espaciador dispuestos entre la segunda placa y la tercera placa. La primera placa, la segunda placa, el primer espaciador y el segundo espaciador definen un primer pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. La segunda placa, la tercera placa, el tercer espaciador y el cuarto espaciador definen un segundo pasaje de temperatura controlada para que la emulsion carnica atraviese el intercambiador de calor. Luego se descarga la emulsion calentada desde el intercambiador de calor desde el primero y el segundo pasajes de temperatura controlada.
El metodo puede comprender, ademas, el envasado y la puesta en retorta del producto de emulsion carnica descargada. En otra realizacion, el metodo puede comprender, ademas, secar o frefr la emulsion carnica descargada y formar un trozo tipo pienso a partir de la emulsion carnica.
El intercambiador de calor puede aplicarse en la elaboracion de cualquier producto que use un intercambiador de calor. Generalmente puede procesarse cualquier material viscoso tal como plasticos, golosinas, masas, polfmeros, sedimentos y pastas usando los metodos y los dispositivos de la invencion. Preferentemente, el intercambiador de calor puede aplicarse a la elaboracion de productos alimenticios y/o productos de emulsion carnica para consumo humano y de mascotas. Los productos de emulsion carnica pueden simular cualquier tipo de producto de carne incluyendo protema vegetal, ave, carne vacuna, cerdo y pescado.
Tal como se expone en detalle mas abajo, generalmente los productos de emulsion carnica pueden elaborarse emulsionando carne, protema, agua y varios ingredientes. La emulsion elaborada de esta forma es luego pasada por un molino de emulsion de alta velocidad, en el que la emulsion se calienta rapidamente para transformarla en gel termicamente. La emulsion calentada se descarga luego en un intercambiador de calor en una realizacion de la invencion en la que se solidifica en una estructura tipo carne estriada.
Tal como se expone mas abajo, puede elaborarse un producto de emulsion carnica que tenga una definicion de fibra mejorada (fibras visibles, de diametro pequeno), que le de al producto una imagen tipo carne muy realista. En este aspecto, el producto de emulsion carnica resultante tiene manojos o hebras de fibras que le dan a la emulsion carnica un aspecto de carne de musculo muy realista. Se cree que para un producto de emulsion carnica de ave resultante, el producto de la invencion tiene el aspecto de pollo o pavo tierno cocido a fuego lento que ha sido deshuesado a mano y cubierto con su propio caldo/zumo. Respecto de la invencion, adicionalmente, se elabora un producto de emulsion carnica que tiene una forma y dimensiones de producto irregulares, y tiene una sensacion en boca/mordida mas intensa que los productos de la tecnica anterior y no es pastoso, blando ni quebradizo.
Al preparar el producto de emulsion carnica de acuerdo con un metodo de la invencion, se formula, pica y emulsiona una mezcla de materiales carnicos naturales, incluyendo carne de mairnferos, pescado o aves y/o subproductos carnicos, que tienen la calidad, coste de ingredientes y palatabilidad requeridos. La carne y/o los subproductos
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carnicos usados pueden seleccionarse de una amplia gama de componentes, en donde el tipo y la cantidad de material carnico usado en la formulacion depende de varias consideraciones, tales como el uso pretendido del producto, el sabor deseado del producto, la palatabilidad, el coste, la disponibilidad de ingredientes y similares. Puede usarse tanto carne (es decir, tejido esqueletico y musculo no esqueletico) de una variedad de mairnferos, aves y pescado y/o subproductos carnicos (es decir, las partes limpias no procesadas, diferentes de carne, derivadas de mamfferos, aves o pescados sacrificados) como material carnico. Asf, se entiende que la expresion material carnico tal cual se usa en el presente documento hace referencia a carne no deshidratada y/o subproductos carnicos, incluyendo materiales congelados.
Si el producto se destina a consumo humano, cualquiera de las carnes y subproductos carnicos usados en la elaboracion de productos de emulsion carnica convencionales puede usarse en la invencion, incluyendo carnes tales como canales enteras de res y cordero, cortes magros de cerdo, pata de res, ternera, carne de carrillos de cerdo y res, y subproductos carnicos tales como labios, callos, corazon y lengua. Si el producto se destina a su uso como producto alimenticio para mascotas, la mezcla de carne puede contener, ademas de los materiales carnicos descritos mas arriba, cualquiera de los subproductos carnicos que estan aprobados para su uso en alimentos para animales, tales como carne de pescado, res o pollo deshuesada mecanicamente, tngado de res y cerdo, pulmones, rinon y similares. Normalmente, el material carnico es formulado para que contenga un maximo de alrededor de 15 % y de preferencia por debajo de alrededor de 10 % en peso de grasa.
Los aditivos que son usados en productos de emulsion carnica convencionales pueden mezclarse con el material carnico e incluirse en la emulsion carnica de la invencion. Estos aditivos incluyen sal, especias, condimentos, azucar y similares en cantidades suficientes como para proporcionarle al producto las caractensticas de sabor deseadas. Ademas, tambien pueden agregarse a la emulsion carnica cantidades menores de otros ingredientes secos, tales como, por ejemplo, ingredientes funcionales, tales como vitaminas, antioxidantes, prebioticos y minerales, saborizantes y similares.
La emulsion carnica tambien puede incluir uno o mas materiales proteinaceos, tales como, por ejemplo, gluten de trigo, harina de soja, protema de soja concentrada, protema de soja aislada, albumina de huevo y leche en polvo desnatada para mejorar la estabilidad y la union de la emulsion, impartir sabor y reducir los costes de la formulacion. La inclusion de los materiales proteinaceos secos en la emulsion carnica es particularmente ventajosa para la elaboracion de productos destinados a su uso como alimento para animales. El material proteinaceo seco le permite al procesador usar materiales carnicos que tengan una relacion protema-grasa y una relacion miosina-protema total que de otra manera sena de aceptabilidad marginal para su uso en la preparacion de productos de emulsion carnica. Si se incluye un material proteinaceo seco en la emulsion carnica, la cantidad usada puede variar de alrededor de 5 % a alrededor de 35 % en peso de la emulsion, dependiendo de factores tales como el uso pretendido del producto, la calidad del material carnico usado en la emulsion, las consideraciones de coste de los ingredientes y similares. En una realizacion de preferencia, el nivel de material seco proteinaceo es de entre aproximadamente 25 y alrededor de 35 % en peso. Generalmente, dado que se aumenta el contenido de grasa y/o el contenido de humedad del material carnico usado, aumenta por consiguiente el nivel de material proteinaceo seco en la emulsion.
Mientras que la formulacion de la emulsion carnica puede variar ampliamente, la emulsion, incluso el material proteinaceo seco, deben tener una relacion protema-grasa suficiente como para formar un producto de emulsion carnica firme ante la coagulacion de la protema sin signo de inestabilidad de la emulsion. Ademas, el contenido de protema de la emulsion debe ser tal que permita que la emulsion, al calentarse a una temperatura superior al punto de ebullicion del agua, se coagule y forme un producto de emulsion firme dentro de un penodo corto de tiempo, es decir, dentro de alrededor de 5 minutos, y preferentemente, dentro de 3 minutos, despues de calentarse a una temperatura como esa. Asf, los materiales carnicos y los aditivos, incluso el material proteinaceo seco (de usarse) se mezclan entre sf en proporciones tales que el material carnico esta presente en una cantidad de alrededor de 50 % a 75 % en peso, y de preferencia de alrededor de 60 % a alrededor de 70 % en peso de la emulsion carnica. En una realizacion de preferencia, los ingredientes de partida para la emulsion carnica comprenden aproximadamente de 29 a alrededor de 31 % en peso de protema y aproximadamente de 4 a alrededor de 6 % en peso de grasa. El producto de emulsion carnica resultante debe tener un perfil sustancialmente similar al de los ingredientes de partida. Sin embargo, si se agrega salsa o caldo al producto, este perfil podna cambiar debido al contenido de humedad, protema y/o grasa de la salsa/caldo.
Ademas, la emulsion carnica debena formularse de manera que contenga de alrededor de 45 % a 80 % en peso de humedad, siendo el contenido de humedad preferentemente controlado de alrededor de 49 % a 53 % en peso de la emulsion carnica, es decir, los materiales carnicos y los aditivos. La concentracion exacta de agua en la emulsion dependera, por supuesto, de la cantidad de protema y de grasa en la emulsion.
La mezcla carnica seleccionada para su uso se pasa por una picadora para reducir el material carnico en trozos de tamano sustancialmente uniforme. Generalmente, se prefiere pasar la carne por una picadora equipada con una placa cortadora de 1 cm o menos. Si bien pueden obtenerse resultados satisfactorios picando la carne a un tamano de partmula de mas de 1 cm, en general, no se prefiere el uso de dichas partmulas de carne mas grandes. Si los materiales carnicos a ser usados estan congelados, primero deben ser previamente quebrados o cortados en trozos para reducir el tamano de los trozos que se introducen en la picadora. Si bien el tamano de los trozos dependera del
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tamano de la alimentacion de la picadora de carne, normalmente el material carnico congelado se corta en trozos cuadrados de alrededor de 10 cm.
Despues de picarla, la mezcla de partmulas de carne se pasa un tanque de mezclado en el que se mezcla la carne hasta que sea uniforme. Preferentemente, se calienta a una temperatura de alrededor de 1 °C a alrededor de 7 °C, tal como mediante encamisado con agua caliente, inyeccion de vapor y similares para facilitar el bombeo de la mezcla carnica. La mezcla uniforme de partmulas de carne picada se tritura luego en condiciones que hacen que el material carnico se emulsione y forme una emulsion carnica, en la que la protema y el agua de la mezcla carnica forman una matriz que encapsula los globulos de grasa. El material carnico puede emulsionarse mediante cualquier procedimiento convencional y equipo comunmente usado en el emulsionado de carne, tal como mediante el uso de una mezcladora, agitadora, trituradora, picadora de corte silencioso, molino de emulsion y similares, que es capaz de romper y dispersar la grasa en globulos en la pasta de protemas para formar una emulsion.
Normalmente, la temperatura de la emulsion carnica aumenta durante el proceso de emulsionado. Este calentamiento de la emulsion carnica no es objetable siempre que la temperatura no aumente hasta el punto en que comience a producirse una desnaturalizacion de protemas a una velocidad no deseable en esta etapa del proceso. La temperatura de la mezcla de carne durante el emulsionado debe mantenerse por debajo de alrededor de 49 °C para minimizar la desnaturalizacion de las protemas en esta etapa del proceso. De acuerdo con una realizacion de preferencia de la divulgacion, el material carnico se pasa por un molino de emulsion para emulsionar el material carnico calentandose la emulsion a una temperatura de alrededor de 10 °C a alrededor de 49 °C, preferentemente de alrededor de 21 °C a alrededor de 38 °C.
Los aditivos para incorporar en la emulsion carnica, incluso el material proteinaceo seco (de usarse), pueden agregarse a la mezcla de carne antes del emulsionado. Como alternativa, se prefiere frecuentemente incorporar los aditivos, en particular el material proteinaceo seco, en la mezcla de carne despues del emulsionado de la carne. Dado que el agregado del material proteinaceo seco aumenta la viscosidad de la emulsion, se obtiene un mejor emulsionado cuando la mezcla de carne se emulsiona antes del agregado del material proteinaceo seco, lo que da como resultado la formacion de una "masa" de carne viscosa.
Esta masa de emulsion carnica puede triturarse a su vez para aumentar la finura de la emulsion y se calienta con rapidez a una temperatura superior al punto de ebullicion del agua. A esta temperatura, la coagulacion de la protema en la emulsion se desarrolla tan rapidamente que la emulsion se asienta y se forma un producto firme de emulsion en un penodo muy corto, por ejemplo, de 20 segundos o menos.
Se ha descubierto que un calentamiento rapido de la emulsion carnica viscosa a una temperatura superior al punto de ebullicion del agua -generalmente de alrededor de 120 °C a alrededor de 163 °C, y preferentemente de alrededor de 140 °C a alrededor de 154 °C- dara como resultado que la protema de la emulsion se coagule para asentar la emulsion y formar un producto de emulsion firme dentro de alrededor de 5 minutos y normalmente de unos pocos segundos a alrededor de 3 minutos despues del calentamiento. En esta etapa del proceso, la emulsion esta bajo una presion de aproximadamente 689,47 (100 psi) a alrededor de 3447,38 kPa (500 psi) y de preferencia de 1378,95 (200 psi) a 2413,17 kPa (350 psi). La alta temperatura, junto con presiones aumentadas, proporcionara una definicion de fibra al producto. Se ha descubierto con sorpresa que cuanto mas altas son la temperatura y la presion del producto, mejor es el desarrollo de la fibra. Esto significa una alineacion linear con fibras mas pequenas, mas delgadas y largas.
Preferentemente, la emulsion se procesa en un equipo en el que la emulsion se calienta a dichas temperaturas elevadas mientras que se tritura tal como mediante calentamiento mecanico y/o inyeccion de vapor. De acuerdo con una realizacion de preferencia, la emulsion carnica viscosa, que esta a una temperatura de alrededor de 30 °C a alrededor de 40 °C, se bombea a traves de un molino de emulsion en el que la emulsion carnica se somete a cizalla para aumentar la finura de la emulsion y casi simultaneamente calentar la emulsion de alrededor de 120 °C a alrededor de 163 °C, preferentemente de 140 °C a alrededor de 154 °C, mediante calentamiento mecanico rapido y/o inyeccion de vapor. Asf, la emulsion se calienta, preferentemente, a dichas temperaturas elevadas en un penodo de menos de alrededor de 60 segundos.
Cuando ya se ha calentado la emulsion a una temperatura elevada como esa de esta manera, debe evitarse una cizalla y un corte adicionales significativos de la emulsion. Puede realizarse un control de la temperatura de la emulsion dentro del intervalo deseado ajustando factores tales como velocidad de alimentacion al molino de emulsion, la velocidad de rotacion del molino de emulsion y similares, y esto lo pueden determinar con facilidad los expertos en la materia.
La emulsion carnica caliente, que esta a una temperatura superior al punto de ebullicion del agua y preferentemente en el intervalo de alrededor de 120 °C a alrededor de 163 °C, preferentemente de alrededor de 140 °C a alrededor de 154 °C, se transfiere con una bomba de desplazamiento positivo, por ejemplo, una bomba de engranajes o lobular, a un intercambiador de calor en una realizacion de la invencion. El producto es bombeado a altas presiones de 551,58 kPa (80 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi), preferentemente de alrededor de 1034,21 kPa (150
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psi) a alrededor de 3102,64 kPa (450 psi), y de maxima preferencia de 1378,95 kPa (200 psi) a alrededor de 2413,17 kPa (350 psi) en el intercambiador de calor.
A dichas altas presiones, el proceso opera a una presion de lfmite de diseno superior del emulsionante, o a una presion proxima a ella. Por esta razon, una bomba de desplazamiento positivo (lfmite de presion de 10342,14 kPa (1500 psi) a mas de 17236,89 kPa (2500 psi)) se acopla estrechamente con preferencia directamente despues del emulsionante. Esto permite que el uso del emulsionante desarrolle la alta temperatura sin la alta presion. La presion se desarrollara despues de la bomba de desplazamiento positivo. Esto reduce asf las presiones en el receptaculo del emulsionante de 413,68 (60 psi) a 689,47 kPa (100 psi).
La emulsion se mantiene en el intercambiador de calor a una presion superior a la presion de vapor de la emulsion hasta que la protema de la emulsion carnica se haya coagulado lo suficiente como para asentar la emulsion y formar un producto de emulsion firme, que mantiene su forma y estructura cuando se descarga del intercambiador de calor. A dicha temperatura elevada, la coagulacion de la protema se produce a una velocidad muy rapida.
Si bien el tiempo requerido para que la emulsion caliente se asiente lo suficiente como para formar un producto firme dependera de un numero de factores, tales como la temperatura a la que la emulsion se calienta y la cantidad y tipo de protema de la emulsion, un tiempo de permanencia de entre unos pocos segundos a alrededor de 3 minutos, y usualmente de alrededor de 1 a alrededor de 1,5 minutos, en el intercambiador de calor es generalmente suficiente para que la protema coagule lo suficiente y forme un producto de emulsion firme que mantendra su forma, integridad y caractensticas ffsicas. El tiempo de permanencia en el intercambiador de calor puede controlarse ajustando el caudal de la emulsion en el intercambiador de calor y/o ajustando la longitud del intercambiador de calor.
La estructura y el diseno del intercambiador de calor en realizaciones de la invencion ayudan a crear la estructura de fibra del producto. Ademas, el caudal y las diferentes presiones sobre el producto ayudan a crear la estructura de fibra. Preferentemente se enfna el intercambiador de calor. Esto permite enfriar el producto mientras es forzado por el intercambiador de calor.
El intercambiador de calor de las realizaciones de la invencion comprende disenos preferidos que facilitan un enfriamiento o calentamiento eficaz en el centro del producto. El enfriamiento aumenta la estabilidad del proceso y, de forma similar a una reduccion del corte transversal, puede mejorar la definicion de fibra y la alineacion provocando variaciones en la viscosidad del producto y el caudal. Los trozos de emulsion carnica asentada descargados desde el intercambiador de calor tienen forma de tiras largas de productos que tienen una temperatura de alrededor de 65 °C a 100 °C y un contenido de humedad de alrededor de 47 % a 60 %, con trozos de varios tamanos. Al descargarlos del intercambiador de calor, los trozos son rapidamente enfriados mediante enfriamiento por evaporacion a una temperatura en el intervalo de 60 °C a 93 °C. De desearse, pueden montarse medios de corte adecuados, tales como una cuchilla de corte giratoria, una cuchilla de corte por chorro de agua, una rejilla cortadora o similares, en el extremo de descarga del intercambiador de calor para cortar el producto en trozos de un tamano deseado, por ejemplo, de alrededor de 150 mm a alrededor de 350 mm. De desearse, el producto puede cortarse hasta el centro para permitir que el producto se enfne con mayor rapidez. Los fragmentos de emulsion carnica formados de esta manera tienen una excelente integridad y resistencia y mantendran su forma y las caractensticas de fibra al someterse al enlatado comercial y a procedimientos de puesta en retorta, tales como aquellos requeridos en la produccion de alimentos enlatados que tienen un alto contenido de humedad.
Para mejorar la imagen fibrosa del producto puede usarse un conjunto de rodillos de compresion que consiste en dos cilindros (rodillos) largos ligeramente texturizados que giran a velocidades similares, antes del redimensionar o cortar en cubos el producto final. El producto que se descarga desde el intercambiador de calor cae en una abertura estrecha ajustable entre los cilindros giratorios, que abren, o separan parcialmente o desgarran las fibras. Se ha descubierto que esta forma incompleta de trituracion funciona para darle realce a las fibras lineales.
Los trozos de emulsion carnica descargados desde el intercambiador de calor pueden cortarse en cubos y transportarse a una secadora para retirar una gran porcion de humedad de ellos, y se recolecta y almacena el producto seco. La reduccion de humedad tambien puede lograrse exponiendo los trozos a calor seco para que los trozos de producto resultante, aunque muestren fibras, tengan un aspecto generalmente similar al pienso. El calor seco puede proporcionarse asando, horneando, gratinando o friendo el cuerpo. De preferencia, el cuerpo es frito en una freidora rapida. Normalmente, la duracion sena de menos de un minuto y de preferencia, en el intervalo de 15 a 35 segundos cuando el aceite esta en un intervalo de temperatura de entre 150 °C y 200 °C.
Como alternativa, al elaborar un producto "humedo", los trozos de emulsion carnica pueden pasarse del intercambiador de calor directamente a una operacion de enlatado en la que los fragmentos se colocan en las latas junto con otros ingredientes (por ejemplo, salsa, jugo de carne y similares) y las latas se ponen en retorta. En cualquier situacion, el producto puede redimensionarse, de desearse.
A modo de ejemplo, en la elaboracion de un producto enlatado de alimento para mascotas puede prepararse una salsa adecuada calentando una mezcla de agua, almidon y condimentos. Se llenan las latas con los fragmentos de emulsion carnica y la salsa en proporciones deseadas. Luego, se sellan al vacm las latas y se ponen en retorta en
condiciones de tiempo y temperature suficientes para efectuar la esterilizacion comercial. Pueden usarse procedimientos de esterilizacion en retorta convencionales. Normalmente, una temperatura de puesta en retorta de alrededor de 118 °C a 121 °C durante aproximadamente 40 a 90 minutos es satisfactoria para elaborar un producto comercialmente esteril.
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Debe entenderse que varios cambios y modificaciones a las realizaciones actualmente preferidas descritas en el presente documento seran evidentes para los expertos en la materia. Tales cambios y modificaciones pueden hacerse sin alejarse del alcance de la presente invencion y sin disminuir sus ventajas pretendidas. Por lo tanto, se pretende que dichos cambios y modificaciones esten cubiertos por las reivindicaciones adjuntas.
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Claims (14)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
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    REIVINDICACIONES
    1. Un intercambiador de calor (10), que comprende:
    una primera placa de presion (20) y una primera placa de intercambio de ene^a (22) unida a la primera placa de presion (20);
    una segunda placa de presion (30), una segunda placa de intercambio de energfa (32) y una tercera placa de intercambio de energfa (34) unidas la segunda placa de intercambio de energfa (32) y la tercera placa de intercambio de energfa (34) a la segunda placa de presion (30) en lados opuestos de la segunda placa de presion (30), unida la segunda placa de presion (30) a la primera placa de presion (20);
    un primer espaciador (40) y un segundo espaciador (42) dispuestos entre la primera placa de intercambio de energfa (22) y la segunda placa de intercambio de energfa (32), en el que la primera placa de intercambio de
    energfa (22), la segunda placa de intercambio de energfa (32), el primer espaciador (40) y el segundo espaciador
    (42) definen un primer pasaje de temperatura controlada (44) para que un primer producto atraviese el intercambiador de calor (10);
    una tercera placa de presion (50) y una cuarta placa de intercambio de energfa (52) unida a la tercera placa de presion (50), unida la tercera placa de presion (50) a la segunda placa de presion (30); y
    un tercer espaciador (60) y un cuarto espaciador (62) dispuestos entre la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52), en el que la tercera placa de intercambio de energfa (34), la cuarta placa de intercambio de energfa (52), el tercer espaciador (60) y el cuarto espaciador (62) definen un segundo pasaje de temperatura controlada (64) para que un segundo producto atraviese el intercambiador de calor (10).
  2. 2. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que al menos una de la primera placa de
    intercambio de energfa (22), la segunda placa de intercambio de energfa (32), la tercera placa de intercambio de
    energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52) comprende un pasaje (70, 72, 80, 82) a traves de una porcion de la primera placa de intercambio de energfa (22), la segunda placa de intercambio de energfa (32), la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52).
  3. 3. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 2, en el que el pasaje (70, 72, 80, 82) comprende un fluido que enfna o calienta la zona de temperatura controlada del intercambiador de calor (10).
  4. 4. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que la primera placa de intercambio de energfa (22) y la segunda placa de intercambio de energfa (32) definen una pluralidad de zonas de temperatura controlada.
  5. 5. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52) definen una pluralidad de zonas de temperatura controlada.
  6. 6. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que la primera placa de intercambio de energfa (22) y la segunda placa de intercambio de energfa (32) se sellan a lo largo del primer espaciador (40) y el segundo espaciador (42) para soportar presiones internas en el pasaje de producto (44) de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi).
  7. 7. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52) se sellan a lo largo del tercer espaciador (60) y el cuarto espaciador (62) para soportar presiones internas en el pasaje de producto (64) de alrededor de 344,738 (50 psi) a alrededor de 10342,14 kPa (1500 psi).
  8. 8. El intercambiador de calor (10) segun la reivindicacion 1, en el que el primer espaciador (40), el segundo espaciador (42), el tercer espaciador (60) y el cuarto espaciador (62) tienen forma oval.
  9. 9. Un metodo para elaborar un producto alimenticio que comprende:
    introducir una emulsion carnica en un intercambiador de calor (10) de acuerdo con la reivindicacion 1; y someter la emulsion carnica a una alta presion, en el que la primera placa de intercambio de energfa (22), la segunda placa de intercambio de energfa (32), el primer espaciador (40) y el segundo espaciador (42) someten la emulsion carnica a una primera temperatura mientras la emulsion carnica atraviesa el intercambiador de calor (10) y la tercera placa de intercambio de energfa (34), la cuarta placa de intercambio de energfa (52), el tercer espaciador (60) y el cuarto espaciador (62) someten la emulsion carnica a una segunda temperatura mientras la emulsion carnica atraviesa el intercambiador de calor (10).
  10. 10. El metodo segun la reivindicacion 9, que comprende hacer pasar un fluido por al menos un pasaje (70, 72, 80, 82) de una porcion de al menos una de la primera placa de intercambio de energfa (22), la segunda placa de intercambio de energfa (32), la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52).
  11. 11. El metodo segun la reivindicacion 9, en el que la primera placa de intercambio de ene^a (22) y la segunda placa de intercambio de energfa (32) definen una pluralidad de zonas individuales de temperature controlada.
  12. 12. El metodo segun la reivindicacion 11, que comprende controlar temperatures de las zonas individuales de
    5 temperature controlada haciendo pasar un fluido por una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones
    individuales de la primera placa de intercambio de energfa (22) y la segunda placa de intercambio de energfa (32).
  13. 13. El metodo segun la reivindicacion 9, en el que la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52) definen una pluralidad de zonas individuales de temperatura controlada.
    10
  14. 14. El metodo segun la reivindicacion 13, que comprende controlar temperaturas de las zonas individuales de temperatura controlada haciendo pasar un fluido por una pluralidad de pasajes separados a traves de porciones individuales de la tercera placa de intercambio de energfa (34) y la cuarta placa de intercambio de energfa (52).
    15 15. Un producto de emulsion carnica producido mediante un metodo de acuerdo con la reivindicacion 9.
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