ES2942722T3 - Método e instalación de molienda criogénica de productos - Google Patents
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Abstract
La invención propone una instalación para triturar un producto, que comprende una trituradora en la que se tritura el producto, dicha instalación comprende además los siguientes elementos: - una tolva (10) para el suministro de producto a triturar a la trituradora, pudiendo la propia tolva para ser suministrado con producto a triturar; - medios para transportar un fluido criogénico al interior de la tolva; - medios para descargar producto desde la tolva hacia la trituradora; caracterizado porque: - la tolva está provista en su parte inferior de un tornillo hueco provisto de vueltas (11) que permite descargar el producto desde la tolva hacia la trituradora; - dichos medios de conducción de un fluido criogénico al interior de la tolva comprenden un tubo de inyección (12), por ejemplo del tipo colector con orificios, que se sitúa en el interior de las espiras del tornillo hueco, (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método e instalación de molienda criogénica de productos
La presente invención hace referencia al campo de los métodos de criomolienda (molienda en condiciones de enfriamiento criogénico) o molienda en condiciones de temperatura controlada de productos y materiales, estos métodos se utilizan en particular en el campo de los plásticos, polvos en química, o incluso productos alimenticios.
El documento CN-107413487ilustra la técnica anterior en materia de molienda criogénica de productos, en particular de productos alimentarios.
En este campo de la técnica, se conocen en particular instalaciones que funcionan con la siguiente configuración: la instalación utiliza un tornillo de transferencia criogénica alimentado por una rampa de pulverización de nitrógeno líquido para (pre)enfriar el producto, normalmente hasta la temperatura de fragilización del material, siendo el producto suministrado a continuación por el tornillo en el molino.
La estructura de estos tornillos (tornillos con un eje de transmisión central macizo, de tipo tornillo de Arquímedes, o tornillos con un eje central y paletas sobre este eje), que son bien conocidos por el experto en la técnica, no se detallará en este caso.
También se conocen instalaciones en las que el molino se alimenta con producto procedente de una tolva, equipada con una válvula rotativa a la salida de la tolva para transferir el producto al molino, independientemente de que esta tolva tenga una base piramidal o cilíndrica.
Los experimentos realizados por el solicitante han podido demostrar que estas instalaciones anteriores presentaban los siguientes inconvenientes:
1. los tornillos criogénicos mencionados anteriormente se caracterizan por un consumo excesivo de criógeno y por las dificultades para regular la refrigeración, ya que estas instalaciones anteriores utilizan una única regulación para el conjunto tornillo molino, con un termopar de regulación situado a la salida del molino, pero también por los siguientes aspectos
o grandes dificultades para limpiar un tornillo de este tipo.
o el hecho de que el criógeno se inyecta en la cabeza de gas del tornillo y, por tanto, no directamente en el producto, lo que da lugar a un bajo rendimiento.
o el tiempo de residencia del producto es bajo.
2. con respecto al otro tipo de instalación, dificultades relacionadas con la válvula rotativa presente a la salida de la tolva, cuyo caudal no es suficientemente estable.
Uno de los objetivos de la presente invención es, por tanto, proponer una nueva solución técnica para la criomolienda.
Como se verá con más detalle a continuación, la presente invención proporciona una planta de criomolienda que utiliza los siguientes elementos:
1. la utilización de una tolva de alimentación para los productos a moler, la propia tolva se alimenta con el producto a moler, el criógeno (por ejemplo nitrógeno líquido) se suministra a la tolva por medios muy originales que describiremos en detalle más adelante, la tolva se equipa en su parte inferior de lo que se puede denominar un tornillo "hueco", es decir, un muelle provisto de vueltas (sin eje central), que permite verter el producto fuera de la tolva, un tornillo hueco que, como se comprenderá, sustituye a la válvula rotativa y al tornillo criogénico conocidos de acuerdo con la técnica anterior. Una tolva de este tipo equipada con un tornillo hueco de este tipo también se puede denominar "máquina dosificadora volumétrica".
2. por consiguiente, los productos a moler se enfrían a una temperatura controlada, o incluso a una temperatura de fragilización del producto, en esta tolva, antes de ser vertidos en el molino por medio del tornillo hueco.
3. la alimentación de criógeno en la tolva se efectúa, en todo o en parte, con la ayuda de un tubo de inyección (de tipo clarinete con orificios), colocado en el interior del tornillo hueco, es decir, sus vueltas. De acuerdo con la invención, es posible utilizar, además de este tubo de inyección, un medio adicional de alimentación de criógeno en la tolva (por ejemplo, los utilizados convencionalmente, como por ejemplo un toroide de inyección), pero esta solución no es que se prefiere de acuerdo con la invención.
No insistiremos en este caso en la estructura de dichos clarinetes de inyección, bien conocidos por el experto en la técnica del gas, cuyo dimensionamiento, y en particular el número de orificios de inyección, se determinará caso por caso mediante un cálculo térmico de la necesidad de frigorías para el caudal máximo de productos.
Esta ubicación del tubo de inyección es particularmente ventajosa ya que al poder inyectar en el corazón del tornillo hueco de transferencia significa que:
•el producto pasa necesariamente por esta parte inferior de la tolva y hacia el interior del tornillo de transferencia, lo que garantiza una mejor homogeneidad del enfriamiento;
• debido a la ubicación de la inyección de criógeno, éste se podrá disipar potencialmente por toda la masa de producto de la tolva;
• el tiempo de residencia del criógeno es más largo, lo que proporciona un mejor rendimiento de las frigorías del criógeno (un tornillo de transferencia convencional, con un eje central, está equipado con una rampa en la zona de gas, el rendimiento de las frigorías está entonces limitado por la sublimación del nitrógeno en el techo de gas y no en el producto). En este caso, el tiempo de permanencia es más largo porque el gas (frío) se extrae en la parte superior de la tolva y, por tanto, atraviesa toda la masa de producto de la tolva.
• además, la utilización de un tornillo hueco permite conseguir un caudal mucho más estable que el observado con la válvula rotativa de la técnica anterior, que procede a tirones.
4. De acuerdo con una forma de realización ventajoso de la invención, la inyección en el tubo se regula (y si hay un toroide adicional, ventajosamente también se regula la inyección en este toroide), mediante una medición de la temperatura (preferiblemente por termopar) a la salida del tornillo hueco de transferencia, en la zona donde el producto sale del tornillo hacia el molino (en esta zona, el producto cae, ya no está en el tornillo hueco), regulación todo o nada, o preferiblemente una regulación PID con una válvula todo o nada, o incluso una válvula proporcional para el tubo de inyección y todo o nada para el toroide adicional en la tolva.
De acuerdo con una de las formas de realización de la invención, además de este suministro de criógeno a la tolva, se puede implementare una inyección de criógeno en el propio molino, conocida per se, pero en una inyección entonces totalmente independiente de la de la tolva.
En una forma de realización de la invención, todo o parte del tubo de inyección se puede aislar al vacío.
La regulación de la temperatura en el molino (para superar la generación de calor debida a la molienda) es en este caso independiente de la regulación de la tolva y no se ve perturbada por la inyección de criógeno, por ejemplo nitrógeno líquido, en la tolva.
Como hemos visto, de acuerdo con una de las formas de realización de la invención, la regulación de la inyección de criógeno en el tubo se realiza mediante una medición de la temperatura del producto a moler (preferiblemente mediante termopar) a la salida del tornillo hueco en la zona donde el producto sale del tornillo hacia el molino, preferiblemente en la zona donde el producto vuelve a caer hacia el molino, por tanto, lo más cerca posible del producto que sale del tornillo de transferencia.
El gas nitrógeno extraído de la tolva se reinyecta ventajosamente en el molino para recuperar energía.
La Figura 1 adjunta proporciona una vista esquemática parcial de una instalación de acuerdo con la técnica anterior, en la que se pueden reconocer los siguientes elementos:
• el molino 1 se alimenta con el producto a moler mediante un tornillo de transferencia 2 (tornillo de eje central);
• el tornillo es alimentado a su vez con el producto a moler por una tolva 3, equipada con una válvula rotativa (5) que se ha mencionado anteriormente;
• el producto se enfría previamente en el tornillo mediante el suministro de nitrógeno líquido al tornillo, por ejemplo mediante una rampa de pulverización, y acto seguido el producto se introduce a través del tornillo en el molino 1.
La Figura 2 adjunta proporciona una vista esquemática parcial de la parte inferior de una tolva de acuerdo con la invención, equipada con un tornillo de transferencia hueco y un tubo de inyección de criógeno situado en el interior del tornillo hueco, es decir, en el interior de los anillos del tornillo hueco.
Los resultados de los experimentos realizados por el solicitante en estas condiciones mostraron lo siguiente:
• una ganancia significativa en el consumo de nitrógeno en comparación con una tecnología convencional como la mencionada anteriormente que utiliza un tornillo de transferencia de eje central (por ejemplo, un tornillo de Arquímedes): una ganancia de alrededor del 20%.
• una fuerte ganancia en la facilidad de limpieza de la instalación (es concebible que un tornillo hueco de este tipo sea mucho más fácil de limpiar que los tornillos de la técnica anterior sin que sea necesario desarrollar esto más).
• se ha podido confirmar que el tornillo hueco permite un flujo de producto mucho más estable que una válvula rotativa de la técnica anterior (sin bloqueos, sin sacudidas), y por lo tanto una estabilidad mucho mejor de las condiciones de flujo/temperatura del producto que entra en el molino, lo que conduce a una granulometría final mucho más específica.
Claims (4)
1. instalación de molienda de un producto, que comprende un molino en el que se muele el producto, instalación que comprende además los siguientes elementos:
- una tolva (10) de alimentación del molino con el producto a moler, pudiendo alimentarse la propia tolva con el producto a moler;
- medios para alimentar la tolva con un fluido criogénico;
- medios que permitan verter el producto de la tolva en el molino;
caracterizada por que:
- la tolva está equipada en su parte inferior de un tornillo hueco provisto de vueltas (11) que permite descargar el producto de la tolva al molino;
- dichos medios para alimentar un fluido criogénico en la tolva comprenden un tubo de inyección (12), por ejemplo, del tipo clarinete con orificios, que se coloca en el interior de las vueltas del tornillo hueco, extendiéndose en una dirección, en esencia, paralela al eje del tornillo.
2. Método de molienda de un producto en un molino, en el que:
- el molino se alimenta con el producto a moler mediante una tolva de alimentación, que a su vez se alimenta con el producto a moler;
- El producto a moler se enfría a una temperatura controlada o a una temperatura de fragilización del producto en la tolva antes de ser vertido en el molino mediante la admisión de un criógeno en la tolva;
caracterizada por que:
- la tolva está equipada en su parte inferior con un tornillo hueco provisto de vueltas (11) que permite el vertido del producto de la tolva al molino; y
- el criógeno se suministra a la tolva por medio de un tubo de inyección (12) situado en el interior de las espiras del tornillo, que se extiende en una dirección, en esencia, paralela al eje del tornillo.
3. Método de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el gas resultante de la vaporización del criógeno, extraído de la tolva, se reinyecta en el molino para recuperar energía.
4. Método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado por que la inyección de criógeno en el tubo se regula midiendo la temperatura del producto a la salida del tornillo, en la zona donde el producto cae del tornillo hacia el molino.
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