ES2866024T3 - Procedimiento de producción de producto concentrado mediante el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación - Google Patents

Procedimiento de producción de producto concentrado mediante el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para producir productos concentrados seleccionados entre leche concentrada, leche desnatada concentrada, leche fermentada concentrada, bebida de ácido láctico concentrada, suero de leche concentrado, suero de mantequilla concentrado utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación, dicho procedimiento comprende: i) una etapa de concentración por membrana en la que se enfría un fluido a tratar y se prepara un fluido concentrado por membrana, concentrando su contenido sólido en más de 1,5 veces mediante el uso de una de las membranas de ósmosis inversa, la membrana de nanofiltración, la membrana de ultrafiltración y la membrana de filtración de precisión; (ii) una etapa de generación de cristales de hielo en la que dicho fluido concentrado por membrana se enfría, se generan cristales de hielo de dicho fluido concentrado por membrana en dicho fluido concentrado por membrana, y se forma un fluido mezclado a tratar en el que dicho fluido mezclado a tratar está compuesto por dichos cristales de hielo y un fluido concentrado a tratar producido a partir de dicho fluido concentrado por membrana mediante la generación de dichos cristales de hielo en dicho fluido concentrado por membrana con lo que dicho fluido concentrado por membrana se concentra; dicho procedimiento caracterizado por iii) una etapa de separación de cristales de hielo en la que dicho fluido mezclado se separa mediante una columna de separación de cristales en dicho fluido concentrado a tratar y dichos cristales de hielo, y se recupera dicho fluido concentrado a tratar separado.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento de producción de producto concentrado mediante el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación
Antecedentes
Campo técnico
La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de productos concentrados mediante un procedimiento de concentración por congelación.
Descripción de la técnica anterior
El procedimiento de concentración por congelación se proporciona para evitar que un líquido a tratar (como el derivado del fluido a tratar) se caliente excesivamente mientras se concentra, y puede proporcionar líquidos concentrados sin causar ningún cambio en el sabor o el gusto debido a los efectos de calentamiento aplicados (como los representados por los olores desagradables producidos por el calentamiento aplicado y similares).
Típicamente, el procedimiento de concentración por congelación incluye el procedimiento de deposición de cristales en suspensión (el procedimiento de concentración de cristales en suspensión) para generar un cristal de hielo en formas granulares dentro del recipiente de deposición de cristales y el procedimiento de concentración por congelación de avance interfacial para permitir que un cristal de hielo crezca en la superficie enfriada, ambos conocidos en la técnica anterior. En general, el procedimiento de concentración por congelación de avance interfacial se emplea muy a menudo como procedimiento de concentración por congelación porque se considera que este procedimiento proporciona la fácil separación sólido-líquido como la separación de hielo (agua) y líquido concentrado.
Como un ejemplo del aparato de concentración por congelación, el Documento de Patente 1, que fue concedido bajo el número de patente japonesa 4306018 , propone proporcionar el procedimiento de concentración por congelación de conducción de calor de tipo raspador y el aparato de tipo raspador que implementa dicho procedimiento. Como otro ejemplo de aparato de concentración por congelación, el Documento de Patente 2, que fue concedido en virtud de la patente japonesa No. 4429665, propone proporcionar el procedimiento de concentración por congelación de avance y el aparato que implementa dicho procedimiento.
También se propone otro procedimiento de concentración por congelación que puede evitar que la calidad de los líquidos concentrados, tal como el zumo de frutas, el café, los tés y similares, entre otros alimentos en forma líquida, se vea afectada o reducida. Como otro ejemplo del procedimiento de concentración por congelación, el Documento de Patente 3 describe que la reducción de la calidad del líquido concentrado, tal como el zumo de frutas y similares, puede evitarse combinando el procedimiento de concentración por congelación de avance interfacial con el proceso de desoxidación. Además, describe que este procedimiento también puede aplicarse a la leche.
Como un ejemplo del procedimiento de concentración de cristales en suspensión, el Documento de Patente 4 propone proporcionar un procedimiento que incluye varias etapas de concentración y en el que la concentración puede proporcionarse de manera eficiente utilizando el procedimiento de concentración de cristales en suspensión, es decir, formando un cristal específico que tiene un tamaño predeterminado durante una de las etapas, transfiriendo el cristal específico así formado al recipiente de recristalización que contiene un líquido concentrado con un grado de concentración bajo durante otra etapa y transfiriendo el cristal específico resultante al recipiente de recristalización que contiene un líquido concentrado con un grado de concentración más bajo durante aún otra etapa.
Documentos técnicos anteriores
Documentos de patente
Documento de Patente 1: Publicación de Patente Japonesa abierta al público No. 2000-334203
Documento de Patente 2: Publicación de Patente Japonesa abierta al público No. 2005-81215
Documento de Patente 3: Publicación de Patente Japonesa abierta al público No. 2006-166880
Documento de Patente 4: Publicación de Patente Japonesa abierta al público No. S57(1982)-105202
El documento WO 2012/087585 A1 describe un procedimiento para fabricar un producto lácteo estable en almacenamiento, el procedimiento comprende concentrar un componente lácteo acuoso de un material lácteo crudo mediante al menos uno de los procedimientos de filtración por membrana y concentración por congelación.
Sumario de la invención
El procedimiento de concentración por congelación se proporciona para preparar un líquido concentrado sin causar ningún cambio en el sabor o el gusto debido a los efectos de calentamiento aplicados porque el líquido a tratar no se calienta excesivamente mientras se concentra. Cualquiera de los cambios en el sabor o el gusto antes descritos debido al calentamiento aplicado o los efectos de calentamiento es como cualquier olor desagradable producido por el calentamiento aplicado y similares, por ejemplo. Además, este procedimiento puede evitar el crecimiento de cualquier microorganismo contenido en el líquido concentrado debido al efecto de calentamiento o calentamiento aplicado, minimizando el riesgo de que el líquido concentrado pueda ser deteriorado por los microorganismos o pueda ser contaminado por los microorganismos. Esta es la razón por la que el procedimiento de concentración por congelación se considera adecuado para concentrar cualquier material en forma líquida, como los elementos de la leche que aún no han sido esterilizados, que se supone que contienen más microorganismos.
Sin embargo, en la técnica anterior convencional, se encuentra que es difícil utilizar el procedimiento de concentración por congelación para preparar el líquido concentrado cuando se concentra cualquier elemento de la leche particular (tal como, por ejemplo, leche cruda, leche desnatada, leche fermentada (tal como la leche fermentada en forma líquida, yogur bebible y similares), bebida de ácido láctico, suero de leche, suero de mantequilla y los líquidos concentrados de los mismos (tal como los líquidos concentrados de membrana y similares).
Una de las razones es que pueden producirse más pérdidas cuando se utiliza el procedimiento de concentración por congelación para concentrar los elementos de la leche. Por ejemplo, cuando se utiliza el procedimiento de concentración por congelación convencional conocido (tal como el procedimiento de concentración por congelación de avance interfacial, por ejemplo) para concentrar los elementos de la leche, tal como la leche como materia prima y similares, que todavía no se ha esterilizado y cuando la concentración de contenido sólido (cantidad de contenido sólido) de dicha leche como materia prima que todavía no se ha concentrado se concentrará hasta dos veces la concentración de contenido sólido (cantidad de contenido sólido), se encuentra, en la mayoría de los casos, que alrededor del 2 % en peso del líquido concentrado total, que se expresa en términos de la cantidad de contenido sólido, puede perderse sin ser retenido en el mismo.
Cuando se concentra una gran cantidad de elementos de la leche, tal como en el caso de la fabricación de productos lácteos a gran escala (escala comercial), la elevada tasa de pérdida representa los residuos no deseados, que representan un obstáculo importante para el uso del procedimiento de concentración por congelación con el fin de concentrar los elementos de la leche. Por lo tanto, es difícil utilizar el procedimiento de concentración por congelación para concentrar los elementos de la leche cuando se aplica en la práctica para el propósito de la concentración, porque este procedimiento no es económico desde el aspecto de la peor eficiencia de producción. Cuando se supone entonces que se emplea el procedimiento de concentración de flujo de retorno de varias etapas, tal como se divulga en el Documento de Patente 4, se requiere que se instale y utilice simultáneamente más de un aparato de concentración por congelación. No era fácil obtener una eficacia satisfactoria.
Desde el punto de vista del hecho descrito anteriormente, es conocido en la técnica anterior que el procedimiento de concentración por calentamiento por descompresión o el procedimiento de concentración por membrana (tal como la membrana de ósmosis inversa, la membrana RO, membrana de nanofiltro y la membrana NF, por ejemplo) se ha empleado solo o en combinación con el fin de concentrar los elementos de la leche.
En este caso, debe entenderse que el procedimiento de concentración por calentamiento por descompresión se refiere al procedimiento de concentración en el que se puede evaporar cualquier humedad del líquido a tratar en el estado en el que la temperatura de los elementos de la leche se eleva al orden de 40 a 80°C y en la atmósfera en la que se ha reducido la presión por medio de la bomba de vacío o similar.
Sin embargo, en el caso del procedimiento de concentración por calentamiento por descompresión, se sabe que los microorganismos contenidos en el líquido concentrado se dejan crecer en el plazo de varios días a partir del día en que se ha iniciado la concentración de los elementos de la leche, tal como la leche como materia prima y similares, que aún no han sido esterilizados. La forma en que se produce el crecimiento se refleja también en el número de microorganismos existentes en el líquido concentrado que se ha preparado. Por otro lado, para disminuir el número de microorganismos, se puede suponer el caso en el que los elementos de la leche que han sido concentrados por el procedimiento de concentración de calentamiento por descompresión sean esterilizados por el calentamiento aplicado. En este supuesto, el líquido concentrado de los elementos de la leche puede tener el alto grado de concentración de contenido sólido que proviene del componente lácteo, y por lo tanto existe el riesgo de que el componente lácteo se adhiera a la superficie conductora de calor que se calienta por los dispositivos esterilizadores de calentamiento (tal como el esterilizador tipo placa, esterilizador de tipo tubo, esterilizador de tipo inyección, esterilizador de tipo infusión, esterilizador de tipo raspador y similares) o se adhiera a las boquillas por combustión, lo que puede afectar en gran medida la propiedad física o la calidad (tal como el aumento de la viscosidad, la cohesión producida y similares, por ejemplo). Por esta razón, es difícil o prácticamente imposible esterilizar los elementos de la leche que se concentran así de forma continua durante un período de tiempo más largo, disminuyendo así el número de microorganismos contenidos en el mismo.
Para el procedimiento de concentración por membrana, debe entenderse el procedimiento de eliminación de cualquier humedad del líquido a tratar en el que la membrana separada, como la membrana de ósmosis inversa y similares, se utiliza en el estado en el que los elementos de la leche se enfrían (5 a 10°C, por ejemplo), y el líquido a tratar se presuriza mediante la bomba de presión o similares.
Para el procedimiento de concentración por membrana, sin embargo, se sabe que el líquido a tratar tiene el límite de concentración bajo dentro del cual se puede concentrar el líquido. Cuando los elementos de la leche, tal como la leche como materia prima, que no han sido esterilizados, deben ser concentrados por membrana durante la etapa de concentración por membrana simple, por ejemplo, es difícil o prácticamente imposible aumentar la concentración de contenido sólido en los elementos de la leche hasta por encima del 30 al 40% en peso de los mismos.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de producción para la fabricación de productos concentrados mediante el uso de un procedimiento de concentración por congelación que tenga una alta tasa de rendimiento (baja tasa de pérdida) que sea prácticamente aplicable como se requiere en la producción a gran escala (escala comercial).
Después de examinar los problemas mencionados con mucho cuidado, los inventores de la presente invención han encontrado que, en comparación con el procedimiento convencional de concentración por congelación, es posible disminuir el tiempo de procesamiento (tiempo de concentración) de manera efectiva cuando el fluido a tratar se expresa en términos de su capacidad o volumen unitario (peso unitario), combinando la concentración del fluido a tratar mediante el procedimiento de concentración por membrana (como el procedimiento de membrana de ósmosis inversa: el procedimiento de membrana RO, el procedimiento de nanofiltración: el procedimiento de membrana NF, el procedimiento de ultrafiltración: el procedimiento de la membrana UF, el procedimiento de membrana de filtración de precisión: el procedimiento de membrana MF y similares) y la concentración del fluido a tratar antes descrito concentrado por el procedimiento de concentración por membrana antes descrito siguiendo la concentración por membrana antes descrita utilizando el procedimiento de deposición de cristales en suspensión (o el procedimiento de cristalización en suspensión) con la separación y descarga del cristal de hielo generado por el procedimiento de deposición de cristales en suspensión antes descrito y realizando el proceso de combinación antes descrito de manera continua.
Los inventores también han encontrado que para la concentración de los fluidos a tratar mediante el procedimiento de concentración por membrana los fluidos a tratar o los fluidos concentrados a tratar se enfrían a una temperatura que puede ajustarse de 0 a 20°C, de modo que se puede evitar que los fluidos a tratar se calienten excesivamente y que, por lo tanto, es posible fabricar los productos concentrados por congelación (alimentos concentrados por congelación) en forma comercial que pueden almacenarse de forma estable durante mucho tiempo mientras pueden conservar los sabores que poseen inherentemente los fluidos a tratar (tal como los elementos de la leche y similares).
Se ha encontrado que en el caso en el que cualquiera de los elementos de la leche se utiliza como el fluido a tratar y se desea que su concentración de contenido sólido sea mejorada (o concentrada) desde aproximadamente el 12% en peso hasta el 30% en peso, el tiempo de procesamiento (tiempo de concentración) requerido para los productos concentrados (es decir, los alimentos lácteos concentrados por membrana) de acuerdo con la presente invención puede reducirse hasta aproximadamente un 70% en relación con el tiempo requerido para los productos concentrados convencionales (es decir, los alimentos lácteos concentrados por congelación de acuerdo con el procedimiento convencional de concentración por congelación). Para un ejemplo específico en el que se utilizan específicamente 100 kg del elemento de la leche como fluido a tratar y se desea que su concentración de contenido sólido se concentre desde aproximadamente el 12% en peso hasta aproximadamente el 30% en peso, se ha encontrado que el tiempo de procesamiento requerido para preparar los productos concentrados de acuerdo con la presente invención es de aproximadamente treinta (30) horas mientras que el tiempo de procesamiento requerido para preparar los productos concentrados convencionales de acuerdo con el procedimiento convencional de concentración es de aproximadamente cuarenta (40) horas.
Cuando hay que concentrar una gran cantidad de cualquier elemento de la leche en particular como para la producción a gran escala (a escala comercial) de los productos lácteos, el tiempo (tiempo de procesamiento) requerido desde el momento en que se inicia la concentración del elemento de la leche hasta el momento en que se recogen los productos lácteos resultantes es relativamente largo, lo que significa que presenta un gran obstáculo para el uso del procedimiento de concentración por congelación con el fin de la concentración del elemento de la leche. De lo anterior se desprende que el procedimiento convencional de concentración por congelación no puede responder rápidamente a las demandas de fabricación de los productos concentrados y, por lo tanto, es difícil emplear el procedimiento de concentración por congelación para concentrar el elemento de la leche con fines prácticos.
La invención proporciona un procedimiento para producir productos concentrados utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación como se define en la reivindicación 1.
La invención según la reivindicación 2 proporciona el procedimiento para producir productos concentrados utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación como se define en la reivindicación 1, en el que dicha etapa de generación de cristales de hielo y dicha etapa de separación de cristales de hielo que sigue a dicha etapa de generación de cristales de hielo se repiten una vez o más de una vez para dicho fluido concentrado a tratar que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo.
La invención según la reivindicación 3 proporciona el procedimiento para producir productos concentrados utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación como se define en la reivindicación 2, en el que dicha etapa de generación de cristales de hielo que sigue a la segunda y subsiguiente vez se realiza para el fluido fresco a tratar, que se obtiene añadiendo adicionalmente dicho fluido concentrado por membrana preparado mediante dicha etapa de concentración por membrana que tiene la capacidad equivalente a la de dichos cristales de hielo que se han separado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior a dicho fluido concentrado a tratar que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior.
Ventajas de la invención
De acuerdo con la presente invención, se proporciona un procedimiento de producción para fabricar productos concentrados de manera eficaz utilizando (utilizando en combinación) un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación que tiene una alta tasa de rendimiento (baja tasa de pérdida) que es prácticamente aplicable como se requiere en la producción a gran escala (escala comercial). De acuerdo con la presente invención, puede reducirse el tiempo de procesamiento (tiempo de concentración) de forma efectiva en comparación con el procedimiento convencional de concentración por congelación cuando se expresa en términos de capacidad unitaria (peso unitario) del fluido a tratar.
Según la presente invención, los productos concentrados pueden fabricarse con una baja tasa de pérdida utilizando el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación, reduciendo la tasa de pérdida de los residuos resultantes, que se expresa en términos de la cantidad de contenido sólido, en menos de aproximadamente un 0,5 % en peso de los mismos.
Específicamente, para el procedimiento de concentración por congelación convencional (tal como el procedimiento de concentración por congelación de avance interfacial, por ejemplo), se desperdiciará alrededor del 2% en peso de la cantidad total de contenido sólido del fluido a tratar que aún no ha sido concentrado, lo que significa que se perderá el contenido sólido cuya cantidad es igual al contenido sólido desperdiciado. Sin embargo, de acuerdo con el procedimiento de concentración por congelación que se utiliza para fabricar los productos concentrados utilizando el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación de acuerdo con la presente invención, la pérdida puede reducirse a menos de una cuarta parte (1/4) de la pérdida que causaría el procedimiento de concentración por congelación convencional.
De acuerdo con la presente invención, la concentración puede realizarse a baja temperatura (tal como de 0 a 20°C y similares) o por debajo del punto de congelación bajo el cual no se puede permitir el crecimiento de los microorganismos y que la operación de concentración puede realizarse (es decir, el aparato de concentración por congelación puede funcionar) de manera continua durante mucho tiempo mientras se controla o restringe el crecimiento de los microorganismos en el líquido concentrado.
Además, según el procedimiento de concentración por congelación que se utiliza para fabricar los productos concentrados utilizando el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación de acuerdo con la presente invención, hay dos secciones separadas, una sección para descargar el fluido concentrado y la otra sección para eliminar el agua. En el caso de que el elemento de la leche particular deba concentrarse, por ejemplo, su concentración de contenido sólido puede aumentarse fácilmente entre un 30 y un 40% en peso del mismo.
Debido a que los productos concentrados por congelación que se obtienen por la presente invención no se han calentado excesivamente, pueden almacenarse de forma estable durante mucho tiempo con el sabor o el gusto que posee inherentemente el fluido que se va a tratar (como los elementos de la leche y similares) que se conservan en el mismo para que puedan ofrecerse en forma comercial.
Con respecto a los alimentos concentrados (tal como la leche concentrada y similares), si el fluido a tratar tiene un alto grado de concentración, es difícil esterilizar el fluido concentrado posteriormente tras la etapa de concentración. Según la presente invención, el fluido a tratar (tal como los elementos de la leche y similares) puede ser concentrado de manera sanitaria. Porque el fluido a tratar se concentra a baja temperatura (como 0 a 20°C) o por debajo del punto de congelación bajo el cual no se puede permitir el crecimiento de los microorganismos. Por lo tanto, las condiciones de operación (condiciones de funcionamiento) y similares bajo las cuales se produce la esterilización por calentamiento durante la etapa posterior a la etapa de concentración pueden establecerse en los valores moderados.
De acuerdo con la presente invención, los alimentos concentrados (tal como la leche concentrada y similares) tienen un alto grado de concentración que no se puede lograr con el procedimiento convencional de concentración por congelación, y pueden proporcionar mejores sabores o gustos y olores menos desagradables que se producirían por el calentamiento aplicado. Por lo tanto, en comparación con el procedimiento convencional de concentración por congelación, los alimentos pueden fabricarse de forma más eficaz en un tiempo más corto y cualquier tasa de pérdida de contenido sólido resultante puede controlarse o restringirse al valor mínimo. Para el producto de suero de mantequilla o suero de mantequilla (tal como el líquido concentrado y similares) que se obtiene por el procedimiento convencional, además, los sabores o gustos tienden a deteriorarse fácilmente debido al efecto de calentamiento aplicado y los microorganismos tienden a dejarse crecer fácilmente incluso si se almacenan en la atmósfera congelada. De acuerdo con la presente invención, por otro lado, cuando los sueros de manteca concentrados, que aún no están esterilizados, se utilizan como los fluidos a tratar y se fabrican, presentan la notable ventaja de que pueden fabricarse mientras los sabores o gustos no se verán afectados (tal como deteriorados) por el efecto de calentamiento aplicado y no se permitirá que los microorganismos crezcan fácilmente incluso cuando se almacenen durante varios días en la atmósfera congelada.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de la disposición del aparato que incluye la secuencia del aparato de concentración por membrana y el aparato de concentración por congelación que se utiliza para fabricar un producto concentrado de acuerdo con una realización de la presente invención; y
La Fig. 2 es un diagrama esquemático que ilustra las etapas de la etapa de procesamiento por lotes de acuerdo con un ejemplo de referencia.
Mejor modo de realización de la invención
El procedimiento de producción para fabricar productos concentrados utilizando el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación de acuerdo con la presente invención incluye una etapa de concentración por membrana durante la cual se prepara un fluido concentrado por membrana concentrando un fluido correspondiente a ser tratado utilizando el procedimiento de concentración por membrana. Este procedimiento de producción incluye además una etapa de utilización de un procedimiento de deposición de cristales en suspensión (que puede llamarse procedimiento de cristalización en suspensión) que sigue a la etapa de concentración por membrana, en el que el procedimiento de concentración por congelación puede utilizarse para generar un cristal de hielo en las formas granulares en el fluido concentrado en membrana que se ha colocado en el recipiente de deposición de cristales, concentrando así el fluido concentrado por membrana obtenido mediante la etapa de concentración por membrana antes descrita. En su forma específica, el procedimiento de concentración por congelación incluye una etapa de generación de cristales de hielo y una etapa de separación de cristales de hielo, que se describirá más adelante.
Durante la etapa de concentración por membrana, el fluido a tratar se enfría (o se está enfriando), el fluido a tratar se agita según sea necesario, y a continuación se prepara (produce) un fluido concentrado por membrana concentrando su concentración de contenido sólido en más de 1,5 veces mediante el uso de una cualquiera de la membrana de ósmosis inversa, la membrana de nanofiltración, la membrana de ultrafiltración y la membrana de filtración de precisión.
Durante la etapa de concentración por membrana, el grado de multiplicación por el que el fluido a tratar debe ser concentrado por membrana o la concentración de contenido sólido que resulta de la concentración anterior no está limitada a ningún valor particular siempre que la concentración de contenido sólido para el fluido a tratar pueda ser concentrada (mejorada) en más de 1,5 veces. A partir del aspecto de la presente invención en el que el tiempo de tratamiento (tiempo de concentración) puede reducirse eficazmente cuando se expresa en términos de la unidad de capacidad o volumen (unidad de peso), el grado de multiplicación específico puede ser de 1,5 a 3 veces, preferentemente de 1,6 a 2,7 veces, más preferentemente de 1,7 a 2,5 veces y mucho más preferentemente de 1,8 a 2,2 veces, y su concentración específica de contenido sólido puede ser de 12 a 30% en peso, preferentemente de 14 a 28% en peso, más preferentemente de 16 a 25% en peso y mucho más preferentemente de 18 a 28% en peso.
Durante la etapa de concentración por membrana, puede utilizarse cualquier membrana de separación conocida si la concentración de contenido sólido para el fluido a tratar puede concentrarse en más de 1,5 veces. Desde el aspecto de la presente invención en el que se puede eliminar eficazmente cualquier humedad separando cualquier componente nutritivo requerido y restringiendo cualquier posible pérdida del contenido sólido, por lo tanto, las membranas de separación específicas pueden incluir la membrana de ósmosis inversa, la membrana de nanofiltración, la membrana de ultrafiltración y la membrana de filtración de precisión, preferentemente la membrana de ósmosis inversa, la membrana de nanofiltración y la membrana de ultrafiltración, más preferentemente la membrana de ósmosis inversa y la membrana de nanofiltración, y más preferentemente la membrana de ósmosis inversa.
Durante la etapa de concentración por membrana, la temperatura para el fluido a tratar no está limitada a ningún valor particular si la concentración de contenido sólido para el fluido a tratar puede concentrarse en más de 1,5 veces. A partir del aspecto de la presente invención en el que el fluido a tratar puede ser procesado de manera continua durante el largo periodo de tiempo mientras que no se puede permitir el crecimiento de los microorganismos y el crecimiento de los microorganismos puede ser controlado o restringido, por lo tanto, el intervalo de temperatura específico debería ser de 0 a 25 °C, preferentemente de 2 a 20 °C, más preferentemente de 4 a 18°C y mucho más preferentemente de 6 a 15°C. Si esta temperatura se eleva por encima de los 25 °C, la eficacia de la concentración por membrana puede mejorar, pero existe la posibilidad de que los microorganismos se desarrollen con facilidad y se deteriore la calidad de los productos concentrados resultantes. Por el contrario, si la temperatura desciende por debajo de 0°C, existe la posibilidad de que el fluido a tratar o el fluido concentrado por membrana a tratar se congele y solidifique y la capacidad de flujo del fluido a tratar o del fluido concentrado por membrana a tratar se reduzca, reduciendo la eficacia de la concentración por membrana.
Durante la etapa de generación de cristales de hielo que sigue a la etapa de concentración por membrana y que se realiza utilizando el procedimiento de concentración por congelación, el fluido concentrado por membrana que ha sido preparado por la etapa de concentración por membrana se enfría (o se está enfriando), se agita según sea necesario, y se generan cristales de hielo de dicho fluido concentrado por membrana en dicho fluido concentrado por membrana, y se forma un fluido mezclado a tratar en el que dicho fluido mezclado a tratar se compone de dichos cristales de hielo y de un fluido concentrado a tratar producido a partir de dicho fluido concentrado por membrana mediante la generación de dichos cristales de hielo en dicho fluido concentrado por membrana, con lo que dicho fluido concentrado por membrana se concentra.
Durante la etapa de separación de cristales de hielo que sigue a la etapa de generación de cristales de hielo, el fluido mezclado se separa en el fluido concentrado a tratar y en los cristales de hielo mediante el uso de un dispositivo de separación tal como un filtro separador (a través del cual se separan el sólido y el líquido) y el fluido concentrado a tratar se recupera.
Como el fluido a tratar se concentra de la manera descrita anteriormente y el producto concentrado se fabrica a continuación, el fluido a tratar no se calienta ni se entibia durante el proceso de concentración y, por lo tanto, el sabor o el gusto no se vería alterado, lo que podría ser causado por un calentamiento excesivo durante el proceso de concentración.
El fluido a tratar al que puede aplicarse el procedimiento de producción de productos concentrados de la presente invención incluye los elementos de la leche que contienen cada uno el componente lácteo, que pueden incluir la leche cruda, la leche desnatada, la leche fermentada (tal como la leche fermentada en formas líquidas, el yogur bebible y similares), la bebida de ácido láctico, el suero de leche, el suero de mantequilla y los fluidos concentrados de los mismos (tal como los fluidos concentrados por membrana y similares).
En el procedimiento de producción de un producto concentrado que utiliza el procedimiento de concentración por membrana y el procedimiento de concentración por congelación de la presente invención, la etapa de generación de cristales de hielo descrita anteriormente y la etapa de separación de cristales de hielo descrita anteriormente que sigue a dicha etapa de generación de cristales de hielo pueden repetirse una vez o más de una vez para dicho fluido concentrado a tratar que ha sido recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo.
De este modo, la concentración puede ejecutarse por debajo del punto de congelación bajo el cual no se permitirá el crecimiento de los microorganismos. En el caso del elemento de la leche particular, por ejemplo, su concentración de contenido sólido puede aumentarse fácilmente en un 30 a 40% en peso del mismo, mientras que el número de microorganismos se retendrá o disminuirá antes de que se concentre.
En este caso, cabe señalar que la etapa de generación de cristales de hielo que sigue a la segunda y subsiguiente vez se realiza para el fluido fresco a tratar, que se obtiene añadiendo adicionalmente dicho fluido concentrado por membrana preparado mediante dicha etapa de concentración por membrana que tiene la capacidad equivalente a la de dichos cristales de hielo que se han separado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior a dicho fluido concentrado a tratar que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior.
La Fig. 1 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo del aparato de concentración por congelación que incluye el aparato de concentración por membrana y el aparato de concentración por congelación para su uso en la fabricación de productos concentrados de acuerdo con una realización de la presente invención (específicamente, el aparato que implementa el procedimiento de concentración por congelación de la presente invención). La Fig. 2 es un diagrama esquemático que ilustra las etapas del proceso de concentración en general que se produce por lotes utilizando algunas partes del aparato mostrado en la Fig. 1. A continuación, se describirán varias realizaciones preferentes de la presente invención haciendo referencia a la Fig. 1.
En el aparato que tiene la disposición mostrada en la Fig. 1, un fluido a tratar (tal como la leche como materia prima, por ejemplo) se somete inicialmente al proceso de concentración por membrana utilizando la membrana de ósmosis inversa (membrana RO) en el estado de temperatura predeterminado (0 a 20°C. Después de este proceso, el fluido a tratar se esteriliza como se requiere por medio del esterilizador conocido, cuyo ejemplo se muestra en la Fig. 1, y luego se transporta al proceso de concentración utilizando el procedimiento de concentración por congelación.
Durante el proceso que utiliza el procedimiento de concentración por congelación, se utiliza el aparato de concentración por congelación, cuyo ejemplo se muestra en la Fig. 1.
El aparato de concentración por congelación ilustrado en la Fig. 1 incluye un tanque de generación de cristales (tanque encamisado) en el que puede colocarse un fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana que se ha concentrado durante el proceso de concentración por membrana descrito anteriormente, por ejemplo), el tanque tiene un diámetro interno de 20 cm, una altura de 100 cm, palas de agitación de tipo compuerta y una capacidad de 140 kg, por ejemplo, y una columna de separación de cristales equipada con un filtro de separación. El tanque de generación de cristales y la columna de separación de cristales están conectados entre sí a través de una bomba de transporte mediante la cual se puede transportar un fluido mezclado desde el tanque de generación de cristales hasta la columna de separación de cristales.
Cualquier refrigerante adecuado (como amoníaco, glicol y similares) puede ser alimentado desde el congelador al tanque encamisado de generación de cristales desde un congelador. El fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) dentro del tanque de generación de cristales se enfría indirectamente haciendo que el refrigerante alimentado desde el congelador fluya a través de la camisa. Debe ser notado que las palas de agitación con forma de compuerta pueden ser proporcionadas en el tanque de generación de cristales y el fluido a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) dentro del tanque de generación de cristales puede ser agitado por las palas de agitación cuando sea requerido. El fluido entero a ser tratado puede así ser enfriado eficazmente mientras el fluido a ser tratado está siendo agitado. El tanque encamisado, dentro del cual se montan las palas de agitación, se ha descrito en el presente documento como el tanque encamisado que implementa las funciones de agitación. Puede observarse que cualquier tipo de tanque encamisado que proporcione las capacidades de agitación equivalentes puede utilizarse sin ninguna limitación a ese tipo. Específicamente, mientras las funciones de agitación sean equivalentes a las de las palas de agitación de tipo compuerta, el procedimiento de agitación no está limitado a ningún procedimiento que utilice las palas de agitación de tipo compuerta. Por ejemplo, pueden utilizarse las palas de agitación de tipo bobina. Otros tipos que pueden utilizarse son la turbina de disco de diente de sierra, la turbina de tipo inclinado, la turbina de tipo ancla, la turbina de tipo hélice y otros tipos de palas de agitación.
Para reducir el tiempo de operación requerido hasta que se pueda generar el cristal de hielo, se prefiere que se haga fluir el refrigerante a través de la camisa o, de lo contrario, que se haga fluir el refrigerante a través de las palas de agitación. Como un ejemplo de los medios para hacer que el refrigerante fluya a través de la camisa o de las palas de agitación, el dispositivo de enfriamiento puede ser montado dentro del tanque para permitir que el refrigerante fluya a través del tanque, como es conocido en la técnica anterior. Utilizando este medio de refrigeración, el tiempo requerido para generar el cristal de hielo puede reducirse haciendo que el refrigerante fluya a través de las palas de agitación que pueden tener las diversas formas descritas anteriormente como ejemplos.
El fluido mezclado alimentado en la columna de separación de cristales a través de la bomba de transporte se separará en los cristales de hielo y el fluido concentrado a tratar (líquido concentrado) por medio del dispositivo de separación montado dentro de la columna de separación de cristales. Dicho fluido mezclado está compuesto por los cristales de hielo y el fluido concentrado a tratar que se obtiene generando dichos cristales de hielo en el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo). Los cristales de hielo así separados del fluido mezclado serán disueltos o fusionados por el agua caliente y similares, que saldrán del aparato de concentración por congelación como el agua separada. El dispositivo de separación dentro de la columna de separación de cristales puede incluir el filtro de separación, pero el procedimiento de separación no se limita a este filtro de separación.
El fluido concentrado a tratar (líquido concentrado) será recuperado como el producto concentrado que ha sido fabricado por el procedimiento de la presente invención. La totalidad o alguna parte del mismo se devolverá al tanque de generación de cristales donde se concentrará aún más (mediante la etapa de generación de cristales de hielo y la etapa de separación de cristales de hielo). Para este propósito, cualquier medio adecuado para permitir que la totalidad o algunas partes del fluido concentrado sean devueltas al tanque de generación de cristales puede disponerse en el medio de la tubería de descarga para el fluido concentrado a ser tratado (líquido concentrado). De acuerdo con la presente invención, por lo tanto, hay dos secciones. Una sección es para eliminar el agua donde los cristales de hielo del fluido a tratar que se ha generado en el tanque de generación de cristales y separado a través de la columna de separación de cristales. Y la otra sección es para descargar el fluido concentrado donde el fluido concentrado a tratar puede ser recuperado como el producto concentrado fabricado por la presente invención. La tubería de suministro para alimentar o colocar el fluido a tratar en el tanque de generación de cristales incluye un medio de ajuste de suministro que está unido a la tubería de suministro. Este medio de ajuste de suministro es proporcionado para ajustar el peso o la capacidad del fluido a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) y para ser entregado a o para ser colocado en el tanque de generación de cristal, dependiendo del peso o la capacidad del fluido concentrado a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) que será regresado al tanque de generación de cristales a través medios de retorno (circulación).
Por ejemplo, cuando el fluido concentrado a ser tratado (líquido concentrado) es devuelto al tanque de generación de cristales a través de los medios de retorno, los cristales de hielo han sido separados por medio del filtro de separación provisto en la columna de separación de cristales. Dichos cristales de hielo separados son disueltos o fundidos por el agua caliente y similares y saldrán del aparato de concentración por congelación como agua separada. El fluido a tratar que tiene el peso o la capacidad de dicha agua separada será entregado o colocado en el tanque de generación de cristales a través de la tubería de suministro que incluye el medio de ajuste de suministro. Ajustando el medio de ajuste de suministro el peso o la capacidad del fluido a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo), que se entrega a o se coloca en el tanque de generación de cristal a través de la tubería de suministro, al peso o la capacidad de dicha agua separada.
Durante la etapa de generación de cristales de hielo, el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) se agitará si es necesario, mientras se enfría, y se formará en él un cristal de hielo del fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo). Al generarse el cristal de hielo, hará que se genere un fluido mezclado compuesto por el cristal de hielo generado y el fluido concentrado a tratar, producido y concentrado por la generación de cristales de hielo.
Puede observarse a partir de la descripción anterior que el tanque encamisado que proporciona la capacidad de agitación puede utilizarse (emplearse) para el tanque de generación de cristales (recipiente de separación de cristales) donde se realiza la etapa de generación de cristales de hielo. Por ejemplo, este tanque tiene un diámetro interno de 20 cm y una profundidad de 100 cm, y está equipado con palas de agitación en forma de compuerta. Es capaz de agitar el fluido a tratar en el mismo a una velocidad de 60 a 300rpm, preferentemente de 100 a 200rpm. Si el fluido a tratar tiene la tensión de cizallamiento, el número de Reynolds y similares que son sustancialmente equivalentes a los de los ejemplos del fluido a tratar enumerados y descritos hasta ahora en el presente documento, el número de revoluciones de las palas de agitación que pueden seleccionarse opcionalmente puede establecerse libremente, ya que se considera que la generación de cristales de hielo puede controlarse adecuadamente.
El refrigerante, tal como el amoníaco y otros similares que pueden fluir, será suministrado en la camisa montada fuera del tanque. Preferentemente, la temperatura del refrigerante puede tener el intervalo de temperatura que sea suficiente para hacer que el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) dentro del tanque genere un cristal de hielo en formas líquidas. En general, la temperatura puede ser inferior a -2°C, preferentemente el intervalo de entre -6 y -8°C, por ejemplo.
El fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo), para el que se realiza la concentración, se colocará en el tanque encamisado (el tanque de separación de cristales), y se generará un cristal de hielo enfriando el fluido a tratar por medio del refrigerante de -6 a -8°C que está circulando a través de la camisa. En este caso, el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana , por ejemplo) puede ser enfriado agitando dicho fluido a tratar por medio de las palas de agitación en dicho tanque que pueden estar girando a una velocidad de 60 a 300rpm. De este modo, se generará un cristal de hielo.
Con el fin de reducir el tiempo requerido para generar un cristal de hielo, el refrigerante puede circular a través de dicha camisa, o bien puede circular a través de las palas de agitación. Como ejemplo de circulación del refrigerante a través de las palas de agitación, se sabe que cualquier medio de enfriamiento adecuado a través del cual el refrigerante está circulando dentro de dicho tanque está montado en dicho tanque. El tiempo requerido para generar un cristal de hielo puede reducirse mediante este medio de circulación, es decir, haciendo circular el refrigerante a través de los ejemplos de las palas de agitación que tienen las diversas formas enumeradas y descritas anteriormente en el presente documento.
Aunque la generación de un cristal de hielo puede variar, dependiendo de la temperatura de congelación particular o del valor de aumento particular en el que se concentrará el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo), el fluido a tratar puede enfriarse hasta 0,0°C a -2,5°C, por ejemplo, después de lo cual el cristal de hielo en el fluido a tratar puede dejarse crecer durante el periodo de dos a cinco horas, preferentemente durante el periodo de tres a cinco horas hasta que pueda tener el tamaño medio de más de 100pm. Específicamente, para los productos de helado en general, se dice que el cristal de hielo tiene el tamaño medio de unos 30 a 40pm inmediatamente después de haber sido congelado y tiene el tamaño medio de unos 45 a 55pm después de haberse endurecido completamente. Para la etapa de concentración por congelación de acuerdo con una realización de la presente invención, por otra parte, el cristal de hielo puede generarse durante un tiempo más corto y el fluido a tratar puede separarse más fácilmente por medio del filtro separador. A partir de estos aspectos, el cristal de hielo en el fluido a tratar se puede dejar crecer hasta que pueda generarse para que tenga el tamaño medio de más de 100pm, lo que significa que este valor es mayor que el de los productos de helado en general. Más específicamente, el cristal de hielo puede dejarse crecer hasta que pueda generarse para que tenga un tamaño medio de 100 a 3000pm, preferentemente de 150 a 2500pm, más preferentemente de 200 a 2000pm, mucho más preferentemente de 250 a 1500pm, y más preferentemente de 300 a 1000pm.
A partir del aspecto del hecho que el fluido a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) puede ser agitado suavemente cuándo se enfría mientras está siendo agitado, es preferente que el cristal de hielo resultante en el fluido a ser tratado tenga el grado de concentración que es sustancialmente igual a menos de 50% en peso, preferentemente menos de 45% en peso, y más preferentemente menos de 40% en peso. Sin embargo, si el fluido a tratar se puede agitar con la fuerza de cualquier potencia particular requerida, no hay problema incluso si el cristal de hielo resultante tiene un grado de concentración que es superior al 50% en peso.
Después de la etapa de generación de cristales de hielo, se formará un fluido mezclado, que está compuesto por el fluido concentrado a tratar para el que se ha realizado la concentración mediante la generación de cristales de hielo y el cristal de hielo resultante, que se entregará desde el tanque encamisado (el tanque de generación de cristales) a la columna de separación de cristales donde se realiza la etapa de separación de cristales de hielo. Durante la etapa de generación de cristales de hielo, en este caso, el fluido mezclado descrito anteriormente puede ser entregado desde el tanque encamisado (el tanque de generación de cristales) a la columna de separación de cristales en el momento en que el fluido mezclado ha alcanzado su valor de aumento predeterminado y el proceso puede proceder a la etapa de separación de cristales de hielo.
Cuando se procede de la etapa de generación de cristales de hielo a la etapa de separación de cristales de hielo, dicho fluido a ser tratado (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) puede ser concentrado en el valor de aumento que es sustancialmente igual a unas tres veces aunque, puede depender del tipo particular o de la propiedad física del fluido a ser tratado. En este momento (es decir, en el momento en que la temperatura del fluido a tratar ha descendido hasta -2,5 a -2,0°C), el fluido mezclado descrito anteriormente puede ser entregado desde el tanque encamisado (el tanque de generación de cristales) a la columna de separación de cristales donde se realiza la etapa de separación de cristales de hielo.
El fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) que tiene el peso o la capacidad sustancialmente equivalente a la del fluido mezclado que se entrega desde el tanque encamisado (tanque de generación de cristales) a la columna de separación de cristales puede entregarse al tanque de generación de cristales donde el aparato de concentración por congelación puede entonces funcionar continuamente de acuerdo con una realización de la presente invención.
Durante la etapa de separación de los cristales de hielo, el fluido mezclado será separado por el dispositivo de separación en la columna de separación de cristales en los cristales de hielo y el fluido concentrado a ser tratado (líquido concentrado), del cual el fluido concentrado a ser tratado (líquido concentrado) será entonces recuperado. Los cristales de hielo así separados se disolverán o fusionarán con el agua tibia y similares, lo que da como resultado que el agua separada salga del aparato de concentración por congelación.
El filtro de separación puede utilizarse para el dispositivo de separación en la columna de separación de cristales. Como el filtro separador se utiliza normalmente para separar el cristal de hielo generado durante la etapa de generación de cristales de hielo, en este caso, el filtro separador puede tener el tamaño medio de aproximadamente 100pm o más de 100pm si se desea que el cristal de hielo se deje crecer hasta que pueda generarse para que tenga el tamaño medio de más de 100pm como se ha comentado anteriormente.
El tamaño del filtro de separación puede determinarse adecuadamente teniendo en cuenta el tipo o la propiedad del fluido a tratar, el tamaño del cristal de hielo generado durante la etapa de generación de cristales de hielo y la eficiencia de procesamiento para el fluido a tratar. Como mínimo, el tamaño del filtro puede determinarse de manera que sea suficiente para separar el cristal de hielo generado durante la etapa de generación de cristales de hielo. La etapa de separación en un ejemplo de referencia también puede realizarse en el modo estacionario. Cuando el cristal de hielo y el fluido concentrado a tratar se separan en el modo estacionario, se puede utilizar el recipiente de separación en estado estacionario (el tanque de separación en estado estacionario). El fluido mezclado se entregará desde el tanque encamisado al recipiente de separación en estado estacionario (el tanque de separación en estado estacionario) donde la separación se produce en el modo estacionario. Dentro del recipiente o tanque, se forma una capa de cristales de hielo en la parte superior y una capa de fluido concentrado en la parte inferior. Cuando el contenido sólido en el fluido concentrado a tratar ha alcanzado su grado de concentración deseado, el fluido concentrado a tratar y el cristal de hielo se descargan del recipiente de separación en estado estacionario (tanque de separación en estado estacionario).
Aunque el fluido concentrado a tratar (líquido concentrado) que ha sido separado de los cristales de hielo puede utilizarse tal cual, es decir, puede utilizarse como el producto concentrado final a fabricar de acuerdo con una realización de la presente invención, es posible aumentar el valor de aumento al que se concentrará el fluido a tratar, haciendo pasar el producto concentrado final a través de la etapa de generación de cristales de hielo y la subsiguiente etapa de separación de cristales de hielo una vez más. Para el fluido concentrado a tratar (líquido concentrado) que ha sido recuperado durante la etapa de separación de cristales de hielo, por ejemplo, la etapa de generación de cristales de hielo descrita anteriormente y la posterior etapa de separación de cristales de hielo descrita anteriormente pueden repetirse una o más veces. Mediante la repetición de los dos etapas descritas anteriormente, el fluido concentrado se puede concentrar de forma simple y más pesada de manera que pueda contener el contenido sólido que tiene el grado de concentración de 20 a 50% en peso, preferentemente de 25 a 45% en peso, y más preferentemente de 30 a 40% en peso. A partir del aspecto del hecho que el fluido concentrado así concentrado puede retener o mejorar la propiedad física, la calidad, el sabor, el gusto y similar poseídos inherentemente por la leche como materia prima (elemento de leche), está considerado que los grados de concentración del contenido sólido mencionados más arriba son deseablemente preferentes.
La Fig. 1 es un diagrama de flujo que muestra que algunas partes del fluido concentrado a tratar (líquido concentrado), tal como se separa del cristal de hielo, pueden utilizarse como los productos concentrados finales a fabricar de acuerdo con una realización de la presente invención, mientras que las partes restantes del fluido concentrado se hacen pasar de nuevo por la etapa de generación de cristales de hielo y la subsiguiente etapa de separación de cristales de hielo, con el fin de aumentar el grado en que se multiplica la concentración.
Cabe señalar que la etapa de generación de cristales de hielo que sigue a la segunda y subsiguiente vez se realiza para el fluido fresco a tratar, que se obtiene añadiendo adicionalmente dicho fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana, por ejemplo) que tiene la capacidad equivalente a la de dichos cristales de hielo que se han separado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior a dicho fluido concentrado a tratar (líquido concentrado) que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior.
En cualquier caso, el valor de aumento al que se concentrará el fluido a tratar puede aumentarse gradualmente repitiendo la etapa de generación de cristales de hielo descrita anteriormente y la etapa de separación de cristales de hielo descrita anteriormente.
La tasa de pérdida causada por los residuos también puede reducirse a menos del 0,5% en peso cuando se expresa en términos de la cantidad de contenido sólido.
Puede observarse a partir de la descripción anterior que el fluido concentrado a tratar puede incluir leche cruda, leche desnatada, leche fermentada (leche fermentada, yogur bebible y similares en forma líquida), bebida de ácido láctico, suero de leche, suero de mantequilla y los líquidos concentrados de los mismos (líquidos concentrados por membrana y similares). Los líquidos concentrados que se fabrican utilizando dichos elementos de la leche de acuerdo con una realización de la presente invención pueden incluir los productos concentrados (alimentos lácteos concentrados por congelación) tal como la leche concentrada, la leche desnatada concentrada, la leche fermentada concentrada (la leche fermentada concentrada, el yogur bebible concentrado y similares en formas líquidas), la bebida de ácido láctico concentrada, el suero de leche concentrado, el suero de mantequilla concentrado y similares y los productos concentrados (alimentos lácteos concentrados por congelación) de los mismos.
A partir de un aspecto de la presente invención en el que los fluidos a tratar pueden retener o mejorar las buenas propiedades físicas, la calidad, el sabor y similares que posee intrínsecamente la leche como materia prima (elemento de la leche), los fluidos a tratar pueden incluir leche cruda, leche desnatada, leche fermentada (tal como la leche fermentada, el yogur bebible y similares en forma líquida), bebida de ácido láctico y suero de mantequilla. De otro aspecto de la presente invención en el que los fluidos a tratar pueden mejorar el número de bacterias vivas de los microorganismos útiles (ácido láctico, bacterias bifidus, levadura y similares) que existen en la leche como materia prima (elemento de la leche), los fluidos preferentes a tratar pueden incluir leche fermentada (tal como la leche fermentada, el yogur bebible y similares en formas líquidas) y la bebida de ácido láctico. A partir de otro aspecto de la presente invención en el que los fluidos a tratar pueden mejorar el almacenamiento (almacenamiento congelado) de la leche como materia prima (elementos de la leche), los fluidos preferentes a tratar pueden incluir leche cruda, leche desnatada, suero de mantequilla (en cuyo caso, el suero de mantequilla puede incluirse en el concepto de suero de mantequilla). Desde otro aspecto de la presente invención en el que los fluidos a tratar proporcionan los efectos mejorados, los fluidos más preferentes a tratar pueden incluir un suero de mantequilla. El procedimiento de concentración por congelación (tal como el procedimiento de deposición de cristales en suspensión (o el procedimiento de cristalización en suspensión)) de acuerdo con una realización de la presente invención no se limita a ninguno de los procedimientos específicos descritos como procedimientos de la técnica anterior hasta aquí. Cualquiera de los procedimientos de la técnica anterior puede utilizarse junto con la presente invención, y pueden combinarse con los procedimientos de la presente invención.
Entre otros, el procedimiento de concentración por congelación de la presente invención puede combinarse con el procedimiento de desoxidación del fluido a tratar (tal como los elementos de la leche). Mediante esta combinación, se espera que el procedimiento de concentración por congelación pueda proporcionar los fluidos a tratar (tal como los elementos de la leche concentrados por congelación) que pueden ser almacenados (congelados) durante mucho tiempo sin que el sabor o el gusto se vean afectados o alterados por el procedimiento de desoxidación. Cualquiera de los procedimientos de desoxidación que puedan reducir la concentración del oxígeno disuelto en el fluido a tratar puede ser utilizado con la presente invención sin ninguna limitación a dichos procedimientos. Sin ninguna limitación particular, el procedimiento de reemplazo de gas que usa cualquier gas inerte tal como el nitrógeno y similares, el procedimiento de desgasificación a presión reducida que usa el aparato de desgasificación al vacío, el procedimiento de desoxidación por membrana que usa la membrana hueca y similares pueden ser mencionados como ejemplos de los mismos.
Cuando uno o varios de los elementos de la leche se utilizan como fluido a tratar, los productos concentrados (tal como los alimentos lácteos concentrados por congelación) que se fabrican de acuerdo con una realización de la presente invención pueden utilizarse del mismo modo o manera que los productos concentrados convencionales (tal como los alimentos lácteos calentados a presión reducida). Como se ha señalado en este caso, el suero de mantequilla concentrado por congelación, por ejemplo, puede controlar o evitar que se produzcan efectos oxidantes o de deterioro por la luz. Por lo tanto, se espera fuertemente que la presente invención sea capaz de proporcionar el procedimiento de concentración por congelación eficaz.
Cuando uno o varios de los elementos de la leche se utilizan como productos concentrados a tratar, los productos concentrados (tal como los alimentos lácteos concentrados por congelación) que se fabrican de acuerdo con una realización de la presente invención pueden retener el componente de fragancia (el componente de fragancia altamente volatilizable como la acetona 2-butanona y similares) que es sustancialmente igual a preferentemente más de tres veces, más preferentemente más de cinco veces, mucho más preferentemente más de siete veces y más preferentemente más de nueve veces en comparación con los productos concentrados convencionales (los productos lácteos calentados a presión reducida).Cuando uno o varios de los elementos de la leche, tales como, preferentemente, la leche cruda, la leche desnatada, el suero de mantequilla y, más preferentemente, el suero de mantequilla, se utilizan como productos concentrados a tratar, los productos concentrados (alimentos lácteos concentrados por congelación) fabricados de acuerdo con la presente invención pueden retener el componente de fragancia que es sustancialmente igual a, preferentemente, más de 0,7 veces, más preferentemente más de 0,8 veces, mucho más preferentemente más de 0,9 veces y más preferentemente más de una vez, en comparación con los productos que no han sido tratados de acuerdo con la presente invención.
Cuando uno o unos de los elementos de la leche tal como la leche fermentada (la leche fermentada, el yogur bebible y similares en formas líquidas) se utilizan como el fluido a tratar, por otra parte, los productos concentrados (alimentos lácteos concentrados por congelación) que se fabrican de acuerdo con una realización de la presente invención pueden retener el número de bacterias vivas contenidas en los microorganismos útiles (tal como el ácido láctico, el bífidus, la levadura y bacterias similares) que es sustancialmente igual a, preferentemente, más de 0,7 veces, más preferentemente más de 0,8 veces, mucho más preferentemente más de nueve veces y más preferentemente más de una vez en comparación con los productos que no han sido tratados de acuerdo con una realización de la presente invención. Además, cuando uno o varios de los elementos de la leche tal como la leche fermentada (como la leche fermentada, el yogur bebible y similares en formas líquidas) se utilizan como el fluido a tratar, los productos concentrados (alimentos lácteos concentrados por congelación) que se fabrican de acuerdo con una realización de la presente invención pueden retener el número de bacterias vivas contenidas en los microorganismos útiles (tal como el ácido láctico, bifidus, levadura y bacterias similares) que es sustancialmente igual a, preferentemente, más de 5 x 106 ufc/g, más preferentemente más de 5 x 107 ufc/g, mucho más preferentemente más de 5 x 107 ufc/g, y más preferentemente más de 5 x 108 ufc/g en comparación con los productos que no han sido tratados de acuerdo con la presente invención.
La Fig. 2 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de referencia del aparato de concentración por congelación diseñado para su uso en la fabricación de los productos concentrados (en el que las operaciones se realizan normalmente de acuerdo con el procedimiento de producción de la presente invención) en el que el aparato incluye el proceso de preparación del fluido concentrado por membrana a tratar descrito anteriormente, el proceso de formación de un fluido mezclado compuesto por el fluido concentrado a tratar anteriormente descrito para el que el fluido concentrado a tratar se ha concentrado aún más y el cristal de hielo, y el proceso de separación del fluido mezclado así formado en el fluido concentrado a tratar y el cristal de hielo del que se puede recuperar el fluido concentrado a tratar, realizándose los procesos mencionados anteriormente por lotes.
El aparato ilustrado en la Fig. 2 está dispuesto de tal manera que el fluido concentrado (tal como la leche como materia prima, por ejemplo) puede someterse inicialmente al proceso de concentración por membrana utilizando la membrana de ósmosis inversa (membrana RO) a la temperatura baja predeterminada (0 a 20°C). Por ejemplo, el fluido a tratar cuya concentración de contenido sólido es igual al 9% en peso puede ser concentrado en un 15% en peso.
Después de los procesos anteriores, el fluido a tratar puede ser esterilizado por medio de cualquier esterilizador conocido, tras lo cual puede ser transferido al proceso de concentración en el que se realiza el procedimiento de concentración por congelación.
Para el proceso de concentración de un ejemplo de referencia que utiliza el procedimiento de concentración por congelación, puede utilizarse el aparato de concentración por congelación mostrado en la Fig. 2.
El aparato de concentración por congelación ilustrado en la Fig. 2 incluye un tanque de generación de cristales (tanque encamisado) que tiene el diámetro interno de 50 cm, la altura de 70 cm, las palas de agitación de tipo bobina y la capacidad de 140 kg, por ejemplo) en el que se introduce un fluido a tratar (la leche como materia prima concentrada por membrana que se ha concentrado durante el proceso de concentración por membrana como el descrito anteriormente, por ejemplo) y un recipiente de separación en estado estacionario (tanque de separación en estado estacionario). El tanque de generación de cristales y el recipiente de separación en estado estacionario (tanque de separación en estado estacionario) están conectados entre sí por medio de una bomba de transporte (no mostrada) a través de la cual el fluido mezclado puede ser transportado desde el tanque de generación de cristales hasta el recipiente de separación en estado estacionario (tanque de separación en estado estacionario).
El tanque de generación de cristales que se muestra en la Fig. 2 tiene una camisa adjunta al mismo en la que se puede introducir cualquier refrigerante adecuado (tal como amoníaco, glicol y similares) desde el congelador. También hay un medio de refrigeración que se proporciona para permitir que el refrigerante circule a través del tanque de generación de cristales.
A medida que el refrigerante que se alimenta desde el congelador fluye a través de la camisa o a medida que los medios de enfriamiento hacen que el refrigerante circule a través del tanque de generación de cristales y luego fluya a través de las palas de agitación, el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana y similares) dentro del tanque de generación de cristales se enfriará indirectamente de modo que se puede generar un cristal de hielo para el fluido a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana y similares) en el fluido que se va a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana y similares). La generación de cristales de hielo hace que se genere un fluido mezclado, estando el fluido mezclado compuesto por el fluido concentrado a tratar para el que el fluido concentrado a tratar (tal como la leche como materia prima concentrada por membrana y similares) se ha concentrado aún más y el cristal de hielo.
Más específicamente, el fluido mezclado se suministra al recipiente de separación en estado estacionario (el tanque de separación en estado estacionario) a través de la bomba de transporte. Dicho fluido mezclado se compone de dichos cristales de hielo y de un fluido concentrado a tratar producido a partir de dicho fluido concentrado por membrana mediante la generación de dichos cristales de hielo en dicho fluido concentrado por membrana, con lo que dicho fluido concentrado por membrana se concentra. Y luego, el fluido mezclado se coloca en el modo estacionario en el recipiente donde el fluido mezclado se separa en los cristales de hielo y el fluido concentrado a ser tratado (el líquido concentrado) y desde el cual el fluido concentrado a ser tratado (líquido concentrado) es entonces recuperado. Los cristales de hielo así separados son disueltos o fundidos por el agua caliente y similares, de lo que resultará el agua separada y luego será descargada del aparato de concentración por congelación.
Puede observarse a partir de la descripción anterior que, por separado del aparato de concentración por congelación ilustrado y descrito haciendo referencia a la Fig. 1, la etapa de ajuste del fluido concentrado por membrana y la etapa de generación de cristales de hielo seguida de la etapa de separación de cristales de hielo en un ejemplo de referencia también pueden realizarse por lotes.
Realizaciones
La siguiente descripción presenta varias realizaciones preferentes de la presente invención en las que el procedimiento de producción de productos concentrados utilizando el procedimiento de concentración por congelación de la presente invención se describe refiriéndose al aparato de concentración por congelación que tiene la disposición general mostrada en la Fig. 1 y la Fig. 2 y que incluye la secuencia del aparato de concentración por membrana y el aparato de concentración por congelación. Debe entenderse, sin embargo, que la presente invención no se limita a aquellas realizaciones preferentes que se han descrito hasta ahora y aquellas realizaciones preferentes que se describirán a continuación. Más bien, la presente invención puede ser modificada de varias y numerosas maneras sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.
(Realización 1)
Se utilizaron 100 kg de leche cruda (la leche como materia prima con una concentración de contenido sólido igual al 12,3% en peso) como fluido a tratar. Esta leche cruda se mantuvo a 10°C y se concentró por membrana utilizando la membrana de ósmosis inversa (membrana RO). El fluido concentrado por membrana a ser tratado (que se concentró en aproximadamente 1,8 veces la leche como materia prima y tuvo su concentración de contenido sólido igual a más del 22% en peso) resultó de la concentración por membrana. Este fluido concentrado por membrana que se iba a tratar se introdujo en el tanque de generación de cristales (el tanque encamisado) que tenía un diámetro interno de 20 cm, una altura de 100 cm, las palas de agitación en forma de compuerta utilizadas y una capacidad de 140 kg).
El refrigerante que se ajustó de forma controlada a -6 a -8°C se suministró al tanque encamisado por medio del enfriador disponible comercialmente para que pueda circular a través de la camisa donde se inició la operación de agitación y enfriamiento (la velocidad de agitación de 150 rpm).
Tras el transcurso de cinco (5) horas, se confirmó para el fluido a tratar que la leche concentrada tenía la temperatura de -1,9°C, su concentración de contenido sólido era igual al 32% en peso y la concentración de cristales de hielo era igual al 30% en peso.
A continuación, se inició la circulación para que el fluido a tratar fuera transferido desde el tanque de generación de cristales a la columna de separación de cristales (donde el filtro separador utilizado tenía el tamaño de 100pm) (el caudal era de 0,5 litros/s).
El cristal de hielo, que se separó en la columna de separación de cristales, se descargó entonces, y la parte de la leche concentrada que pasó por la columna de separación de cristales se devolvió totalmente al tanque de generación de cristales. Durante esta operación, el fluido concentrado por membrana a tratar (que estaba concentrado en unas dos (2) veces la leche como materia prima y tenía una concentración de contenido sólido de aproximadamente el 24% en peso) se añadía adicionalmente al tanque de generación de cristales de forma continua para que la leche concentrada pudiera tener un peso sustancialmente equivalente al de la parte del cristal de hielo que había pasado por la columna de separación de cristales.
Después de continuar la operación durante 30 horas, se comprobó que la leche concentrada (los productos concentrados) que se habían obtenido continuamente tenían una temperatura de -1,9°C y una concentración de contenido sólido del 32% en peso. También se encontró que la parte del cristal de hielo que se descargó entonces sólo contenía el contenido sólido de 0,3 kg, lo que significa que la parte del contenido sólido de la leche que no se recuperó de nuevo a la leche concentrada era sólo el 0,3% en peso del total.
En esta realización, se ha descrito que las etapas de procesamiento proceden de manera continua a lo largo del camino a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 1.
(Realización 2)
Se utilizaron 100 kg de suero de mantequilla (la leche como materia prima con una concentración de contenido sólido igual al 10,6% en peso) como fluido a tratar. Este suero de mantequilla se mantuvo a 10°C y se concentró por membrana utilizando la membrana de ósmosis inversa (membrana RO). El fluido concentrado por membrana a ser tratado (que se concentró en aproximadamente 1,7 veces la leche como materia prima y tuvo su concentración de contenido sólido igual a más del 18% en peso) resultó de la concentración por membrana. Este fluido concentrado por membrana a tratar se colocó en el tanque de generación de cristales (el tanque encamisado) con un diámetro interno de 20 cm, una altura de 100 cm, las palas de agitación en forma de compuerta utilizadas y una capacidad de 140 kg).
El refrigerante que se ajustó de forma controlada a -6 a -8°C se suministró al tanque encamisado por medio del enfriador disponible comercialmente para que pueda circular a través de la camisa donde se inició la operación de agitación y enfriamiento (la velocidad de agitación de 150 rpm).
Tras el transcurso de cinco (5) horas, se confirmó para el fluido a tratar que el suero de mantequilla concentrado tenía la temperatura de -1,9°C, su concentración de contenido sólido era igual al 32% en peso y la concentración de cristales de hielo era igual al 30% en peso.
A continuación, se inició la circulación para que el fluido a tratar fuera transferido desde el tanque de generación de cristales a la columna de separación de cristales (donde el filtro separador utilizado tenía el tamaño de 100pm) (el caudal era de 0,5 litros/s).
El cristal de hielo, que se separó en la columna de separación de cristales, se descargó entonces, y la parte del suero de mantequilla concentrado que pasó por la columna de separación de cristales se devolvió totalmente al tanque de generación de cristales. Durante esta operación, el fluido concentrado por membrana que se iba a tratar (que se concentraba aún más en unas dos (2) veces la leche como materia prima y tenía una concentración de contenido sólido de aproximadamente el 21% en peso) se añadía adicionalmente al tanque de generación de cristales de forma continua para que la leche concentrada pudiera tener un peso sustancialmente equivalente al de la parte del cristal de hielo que pasaba por la columna de separación de cristales.
Después de continuar la operación durante 30 horas, se comprobó que el suero de leche concentrado (productos concentrados) que se había obtenido continuamente tenía una temperatura de -1,9°C y una concentración de contenido sólido del 32% en peso. También se descubrió que la parte del cristal de hielo que se descargó entonces sólo contenía el contenido sólido de 0,2 kg, lo que significa que la parte del contenido sólido del suero de mantequilla que no se recuperó de nuevo en el suero de mantequilla concentrado era sólo el 0,2% en peso del total.
En esta realización, se ha descrito que las etapas de procesamiento proceden de manera continua a lo largo del recorrido a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 1.
(Realización 3)
Se utilizaron 100 kg de leche desnatada (la leche como materia prima con una concentración de contenido sólido igual al 9,0% en peso) como fluido a tratar. Esta leche desnatada se mantuvo a unos 10°C y se concentró por membrana mediante el uso de la membrana de ósmosis inversa (membrana RO) de la que se obtuvo un fluido concentrado por membrana a ser tratado (que se concentró aún más por unas 1,8 veces la leche como materia prima con la concentración de contenido sólido de alrededor del 16% en peso). A continuación, este fluido concentrado por membrana a tratar se colocó en el tanque de generación de cristales (tanque encamisado) (el diámetro interno de 20 cm, la altura de 100 cm, las palas de agitación en forma de compuerta utilizadas y la capacidad de 140 kg).
El refrigerante que se ajustó de forma controlada a -6 a -8°C se suministró al tanque encamisado por medio del enfriador disponible comercialmente para que pueda circular a través de la camisa donde se inició la operación de agitación y enfriamiento (la velocidad de agitación de 150 rpm).
Tras el transcurso de cinco (5) horas, se confirmó para el fluido a tratar que la leche desnatada concentrada tenía la temperatura de -1,9°C, su concentración de contenido sólido era igual al 36% en peso y la concentración de cristales de hielo era igual al 30% en peso.
A continuación, se inició la circulación para que el fluido a tratar fuera transferido desde el tanque de generación de cristales a la columna de separación de cristales (donde el filtro separador utilizado tenía el tamaño de 100pm) (el caudal era de 0,5 litros/s).
El cristal de hielo, que se separó en la columna de separación de cristales, se descargó entonces, y la parte de la leche desnatada concentrada que pasó por la columna de separación de cristales se devolvió totalmente al tanque de generación de cristales. Durante esta operación, el fluido concentrado por membrana a tratar (que se concentraba aún más en unas dos (2) veces la leche como materia prima y tenía una concentración de contenido sólido de aproximadamente el 18% en peso) se añadió adicionalmente al tanque de generación de cristales de forma continua para que el fluido concentrado a tratar pudiera tener un peso sustancialmente equivalente al de la parte del cristal de hielo que pasaba por la columna de separación de cristales.
Después de continuar la operación durante 30 horas, se comprobó que la leche desnatada concentrada (los productos concentrados) con su concentración de contenido sólido del 36% en peso y con una temperatura de -1,9°C podía obtenerse continuamente. El cristal de hielo que se había descargado en ese momento sólo contenía el contenido sólido de la leche del 0,5% en peso del total, lo que significa que la parte del contenido sólido de la leche que no se recuperaba de nuevo en la leche concentrada sólo era igual al 0,5% en peso.
En esta realización, se ha descrito que las etapas de procesamiento proceden de manera continua a lo largo del recorrido a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 1. Como su variación, las etapas de procesamiento también pueden proceder por lotes a lo largo del recorrido a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 2.
(Realización 4; ejemplo de referencia, útil para comprender la invención)
A continuación se describe el caso en el que la operación se realiza por lotes a lo largo del paso por los bloques individuales mostrados en la Fig. 2.
Se utilizaron 100 kg de leche desnatada (la leche como materia prima con una concentración de sólidos del 9,0% en peso) como fluido a tratar. Esta leche desnatada se mantuvo a 10°C y se concentró por membrana utilizando la membrana de ósmosis inversa (la membrana de ósmosis inversa, la presión de funcionamiento de 0,8 a 4 MPa, la descarga de líquido pasado de 4 a 14kg/m2/h), de la que se obtuvo un fluido concentrado por membrana a ser tratado (que se concentró además en aproximadamente 1,7 veces la leche como materia prima con su concentración de contenido sólido de aproximadamente 15% en peso). A continuación, este fluido concentrado por membranas a tratar se colocó en el tanque de generación de cristales (tanque encamisado) (el diámetro interno de 50 cm, la altura de 70 cm, las palas de agitación de tipo bobina utilizadas, y la capacidad de 140 kg).
El refrigerante que se ajustó de manera controlable a -6 a -8°C se suministró al tanque encamisado por medio del enfriador comercial (no mostrado) para que pueda circular a través de la camisa donde se inició la operación de agitación y enfriamiento (la velocidad de agitación de 57 rpm).
Tras el transcurso de cinco (5) horas, se confirmó para el fluido a tratar que la leche desnatada concentrada tenía la temperatura de -1,2°C, su concentración de contenido sólido era igual al 23% en peso y la concentración de cristales de hielo era igual al 37% en peso.
El fluido a tratar, sobre el que se había dispersado el cristal de hielo, se recuperó del tanque encamisado, que se transportó desde el tanque encamisado al recipiente de separación en estado estacionario (el tanque de separación en estado estacionario) donde se separó el cristal de hielo mientras permanecía estacionario. Tras el transcurso de unos quince (15) minutos, se comprobó que el contenido sólido de la leche en el cristal de hielo tenía una concentración igual al 0,1% en peso.
En esta realización, las etapas de procesamiento proceden por lotes a lo largo del recorrido a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 2. Como su variación, las etapas de procesamiento también pueden proceder continuamente a lo largo del recorrido a través de los bloques individuales mostrados en la Fig. 1.
51 se desea que el tanque encamisado se enfríe, puede proporcionarse cualquier medio de enfriamiento adecuado dentro del tanque encamisado para que el refrigerante pueda circular no sólo a través de la camisa sino también a través de las palas de agitación de tipo bobina. Se ha confirmado que esto reducirá el tiempo requerido para concentrar el cristal de hielo y el grado de concentración deseado puede ser alcanzado dentro de tal tiempo reducido.
(Caso de comparación 1)
Para el propósito de la comparación, se utilizaron 100 kg de leche cruda (la leche como materia prima con una concentración de contenido sólido del 12,3% en peso) como fluido a tratar. Esta leche cruda se colocó en el tanque de generación de cristales (tanque encamisado) (el diámetro interno de 20 cm, la altura de 100 cm, las palas de agitación en forma de compuerta y la capacidad de 140 kg).
El refrigerante que se ajustó de forma controlada a -6 a -8°C se suministró al tanque encamisado por medio del enfriador disponible comercialmente para que pueda circular a través de la camisa donde se inició la operación de agitación y enfriamiento (la velocidad de agitación de 150 rpm).
Tras el transcurso de cinco (5) horas, se confirmó que la leche concentrada, que se utilizó como fluido a tratar, tenía la temperatura de -0,4°C, su concentración de contenido sólido era sustancialmente igual al 15% en peso y la concentración de cristales de hielo era sustancialmente igual al 30% en peso.
A continuación, se inició la circulación para que pudiera fluir desde el tanque de generación de cristales a través del dispositivo de separación de cristales (donde se utilizó el filtro de separación de 100pm) (el caudal de 0,5 litros/s). El cristal de hielo, que se separó a través del dispositivo de separación en la columna de separación de cristales, se descargó entonces, y la parte de la leche concentrada que pasó por la columna de separación de cristales se devolvió totalmente al tanque de generación de cristales. Durante esta operación, la leche cruda o el fluido a tratar (leche como materia prima con una concentración de sólidos del 12,3% en peso) se añadió adicionalmente al tanque de generación de cristales de forma continua para que el fluido concentrado a tratar pudiera tener un peso sustancialmente equivalente al de la parte del cristal de hielo que se separaba a través del filtro de separación y que luego se descargaba.
Después de continuar esta operación durante cuarenta (40) horas, se comprobó que la leche concentrada resultante (productos concentrados) obtenida continuamente durante esta operación tenía su concentración de contenido sólido del 32% en peso y la temperatura de -1,9°C.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para producir productos concentrados seleccionados entre leche concentrada, leche desnatada concentrada, leche fermentada concentrada, bebida de ácido láctico concentrada, suero de leche concentrado, suero de mantequilla concentrado utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación, dicho procedimiento comprende:
i) una etapa de concentración por membrana en la que se enfría un fluido a tratar y se prepara un fluido concentrado por membrana, concentrando su contenido sólido en más de 1,5 veces mediante el uso de una de las membranas de ósmosis inversa, la membrana de nanofiltración, la membrana de ultrafiltración y la membrana de filtración de precisión;
(ii) una etapa de generación de cristales de hielo en la que dicho fluido concentrado por membrana se enfría, se generan cristales de hielo de dicho fluido concentrado por membrana en dicho fluido concentrado por membrana, y se forma un fluido mezclado a tratar en el que dicho fluido mezclado a tratar está compuesto por dichos cristales de hielo y un fluido concentrado a tratar producido a partir de dicho fluido concentrado por membrana mediante la generación de dichos cristales de hielo en dicho fluido concentrado por membrana con lo que dicho fluido concentrado por membrana se concentra; dicho procedimiento caracterizado por
iii) una etapa de separación de cristales de hielo en la que dicho fluido mezclado se separa mediante una columna de separación de cristales en dicho fluido concentrado a tratar y dichos cristales de hielo, y se recupera dicho fluido concentrado a tratar separado.
2. El procedimiento para producir productos concentrados utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación como se define en la reivindicación 1, en el que dicha etapa de generación de cristales de hielo y dicha etapa de separación de cristales de hielo que sigue a dicha etapa de generación de cristales de hielo se repiten una vez o más de una vez para dicho fluido concentrado a tratar que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo.
3. El procedimiento para producir productos concentrados utilizando un procedimiento de concentración por membrana y un procedimiento de concentración por congelación como se define en la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de generación de cristales de hielo (ii) se repite para un fluido compuesto por un fluido concentrado por membrana obtenido en la etapa (i) y el fluido concentrado por congelación que se ha recuperado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior (iii), en el que el fluido concentrado por membrana en el fluido compuesto tiene un volumen equivalente al de los cristales de hielo que se han separado durante dicha etapa de separación de cristales de hielo inmediatamente anterior (iii).
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