ES2960318T3 - Máquina para el procesamiento térmico de productos termolábiles no envasados en particular productos alimenticios - Google Patents

Máquina para el procesamiento térmico de productos termolábiles no envasados en particular productos alimenticios Download PDF

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Abstract

1. Máquina (1;20;30) para el procesamiento térmico de productos no envasados, en particular productos alimenticios, que comprende una cuba (2) con paredes laterales (3;5,22) para contener el producto; un intercambiador de calor (4), acoplado a la tina (2) y soportado por dichas paredes laterales (3;5,22), con al menos una superficie de intercambio de calor (3;5,22) para contacto con el producto; medios de raspado (6), acoplados y móviles con respecto a dicha superficie de intercambio de calor (3; 5, 22). Al menos una de dichas superficies de intercambio de calor (3;5,22) tiene forma esencialmente cilíndrica; dichos medios raspadores (6) comprenden medios elásticos (7) y están provistos de al menos un borde raspador recto (8) capaz de entrar en contacto elástico elásticamente con al menos una de tales superficies de intercambio de calor (3; 5, 22). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina para el procesamiento térmico de productos termolábiles no envasados en particular productos alimenticios
Campo técnico
La presente invención se refiere a tecnología de procesamiento térmico para productos termolábiles no envasados; es decir, sustancias termo perecederas.
Antecedentes de la técnica
En particular, la invención se refiere a una máquina para el procesamiento térmico - para los más diversos fines - de dichos productos, en su estado sólido (es decir, líquido o fluido), y más particularmente de productos alimenticios.
Una máquina del tipo indicado anteriormente ya es conocida en la técnica anterior, tal como se describe en el documento EP 2103892. Dicha máquina comprende esencialmente una cuba, con paredes laterales opuestas, para contener los productos que se procesan; un intercambiador de calor, alojado en la cuba y soportado por las paredes laterales, provisto de una superficie de intercambio de calor para entrar en contacto directo con dichos productos; y medios raspadores móviles fijados a la superficie de intercambio de calor y a las superficies que rodean la cuba. La superficie de intercambio de calor, en particular, es geométricamente compleja, formando una sucesión de conductos circulares separados del interior por paredes sustancialmente discoides, circulares, calentadas o enfriadas, debido a la acción de medios fluidos de transferencia de calor adecuados. Durante el procesamiento térmico, la masa de producto no envasado se aloja dentro de dicha sucesión de conductos circulares.
Los conductos circulares también alojan raspadores cuyos planos están dispuestos transversalmente a la dirección circular predominante de los conductos y cuyos contornos están diseñados para complementar los de los conductos.
Los raspadores se mueven de manera que se desplacen sistemáticamente a lo largo de los conductos y muevan sistemáticamente las partículas del producto que se está procesando para evitar que el producto se degrade como resultado de un contacto excesivamente prolongado con la superficie de intercambio de calor.
En este tipo de máquina, la superficie de intercambio de calor tiene una geometría bastante compleja, con masas y dimensiones que predominan significativamente sobre las de los raspadores.
Por lo tanto, los fuertes intervalos de calor que sufre la máquina cuando está en funcionamiento provocan que se produzcan dilataciones térmicas diferenciales entre los raspadores y las superficies de intercambio de calor raspadas, impidiendo así que se mantenga la exacta congruencia geométrica inicialmente prevista entre los perfiles de la máquina cuando no está en funcionamiento. Si los medios de transferencia de calor son accionados por un fluido a presión, tal como vapor, este efecto se agrava aún más por las deformaciones imprevisiblemente acentuadas a las que sucumben las paredes discoidales como resultado de la presión del fluido calentador.
Debido a las diferencias entre los perfiles térmicamente dilatados de los raspadores y las superficies de intercambio de calor unidas, no es raro que las partículas de producto escapen a esta acción de raspado y permanezcan en contacto con las superficies calientes, en particular durante un tiempo excesivo, provocando así daños a sus propiedades fisicoquímicas, o a sus propiedades organolépticas cuando el producto que se procesa sea, por ejemplo, un producto alimenticio. Dado que el producto así degradado, incluso - hipotéticamente - en pequeñas cantidades, se dispersa en toda la masa del producto contenido en la máquina sin que sea físicamente separable de la masa intacta del producto, tal inconveniente implica, por una parte, un defecto de producción, y, por otro, un perjuicio económico importante, ya que su aparición significa que toda la masa del producto procesado queda inutilizable y, por tanto, desechable únicamente como residuo.
Otra máquina del tipo descrito anteriormente ya se conoce por el documento US 3835922. Una máquina de este tipo describe una solución que tiene un raspador plano orientado paralelo a una cara aplanada de un rotor que tiene forma cilíndrica y coaxial con la superficie de intercambio térmico. Además, la máquina dispone de medios de resorte que incluyen muelles en espiral y pasadores que se implementan como elementos desunidos de los raspadores. El documento WO2012125586 en cambio, describe un tipo de máquina en la que se proporciona un intercambiador para calentar o enfriar productos líquidos o fluidos. Los productos se calientan o enfrían mediante superficies de intercambio térmico que son raspadas por raspadores montados sobre un grupo giratorio que incluye pares de elementos sólidos, rígidos, que oscilan de manera giratoria sobre un eje y que deslizan sus bordes, en dirección oblicua, sobre la superficie de intercambio térmico.
El documento US 3587729 divulga una máquina en la que están presentes medios de resorte que incluyen resortes en espiral guiados sobre pasadores que reaccionan contra pistones guiados dentro de cámaras relativas. Todos estos elementos se combinan para hacer saltar las palas que operan contra la superficie caliente para raspar los productos alimenticios adheridos. El documento EP1918670 divulga una máquina en la que el producto está contenido entre pares de paredes adyacentes y se raspa de las paredes de un intercambiador mediante palas interpuestas llevadas por un eje giratorio, movido por un motor. Las palas tienen un bastidor estructural complejo, que incluye un puntal que soporta bilateralmente dispositivos raspadores sostenidos por brazos que se proyectan desde el puntal. Los materiales amortiguadores, transportados por los brazos, empujan los dispositivos raspadores contra las paredes térmicamente acondicionadas.
El documento WO 00/04333 divulga un conjunto de intercambiador de calor en el que los medios raspadores comprenden elementos raspadores, que se mantienen cautivos en los brazos y que están empujados hacia afuera por un medio de empuje elástico, que en este caso es un resorte de compresión enrollado alrededor del brazo.
Divulgación de la invención
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es resolver los problemas de la técnica anterior proponiendo una máquina para procesamiento térmico en la que se pueda lograr un raspado altamente eficiente y geométricamente correcto en las condiciones reales de funcionamiento de la máquina.
Breve descripción de los dibujos.
Según la invención, tal resultado se consigue mediante una máquina tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Las características y ventajas de la invención se aclaran con referencia a una realización de ejemplo ilustrada en los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 es una vista en alzado de una máquina según la invención;
La Figura 2 es una vista en planta superior de la máquina de la Figura 1;
La Figura 3 es una vista lateral de la máquina mostrada en las figuras anteriores;
La Figura 4 es una vista en sección transversal de la máquina a lo largo del plano IV-IV de la Figura 1;
La Figura 5 es una vista en perspectiva de la máquina de la Figura 1, mostrada con algunas partes eliminadas para resaltar mejor otras;
La Figura 6 es una vista ampliada de un detalle de la máquina mostrada en las Figuras 1 a 5;
La Figura 7 es una vista ampliada de otra realización del detalle mostrado en la Figura 6;
La Figura 8 es una vista en sección transversal, correspondiente a la de la Figura 2, de la máquina funcionando con el detalle mostrado en la Figura 7;
La Figura 9 es una vista general en perspectiva parcialmente en sección transversal de otra realización de la invención;
Las Figuras 10, 11 y 12 son vistas en diferentes ángulos de un componente particular mostrado en la Figura 9.
Descripción detallada de la realización preferida de la invención.
Haciendo referencia ahora a las figuras de los dibujos adjuntos, las Figuras 1 y 2 muestran, con el número de referencia 1 , una máquina completa para el procesamiento térmico de productos termolábiles no envasados, en particular productos alimenticios.
La máquina adecuada para el procesamiento térmico de productos no envasados, en particular productos alimenticios, comprende:
una cuba (2) con paredes laterales (3;5,22) para contener el producto;
un intercambiador (4) de calor, acoplado a la cuba (2) y soportado por dichas paredes laterales (3;5,22), con al menos una superficie (3;5,22) de intercambio de calor para contacto con el producto; medios (6) raspadores, acoplados y móviles con respecto a dicha superficie (3; 5, 22) de intercambio de calor, dichos medios (6) raspadores que tienen una forma plana con al menos un borde (8) raspador recto; medios (7) de resorte capaces de hacer que dicho al menos un borde (8) raspador recto entre en contacto elástico con al menos una de tales superficies (3; 5, 22) de intercambio de calor;
y se caracteriza por que
dichos medios (6) raspadores y dichos medios (7) de resorte están incorporados entre sí en una forma plana única de un solo cuerpo que tiene dichos bordes (8) raspadores y al menos una hendidura (9) de forma oblonga que se coloca cerca de los bordes (8) raspadores para amortiguar este último contra la superficie (3; 5, 22) de intercambio de calor modulando la elasticidad de la forma plana en su conjunto.
Más particularmente (Figuras 4 y 5), la cuba (2) tiene una cavidad (21) para contener los productos, que tiene forma sustancialmente cilíndrica y toroidal, con un eje (2a) horizontal confinado por dos superficies (5, 22) cilindricas concéntricas y por dos paredes de base laterales (3) planas, y rematadas por una boca (18) de sección piramidal por la que se introducen-extraen los productos a procesar térmicamente.
El intercambiador (4) de calor está alojado en la cuba (2) coaxialmente al eje (2a) y en el interior de la superficie (5) cilíndrica, de menor diámetro que el de la cuba (2). Dicho intercambiador (4) también está soportado por las paredes laterales (3) de la cuba (2) y tiene una superficie (5) de intercambio de calor que al menos coincide con la superficie cilíndrica más dentro de la cuba (2) para entrar contacto directo con los productos.
La cara (5e) convexa de la superficie (5) de intercambio de calor (Figura 6), orientada hacia el producto que se va a procesar, tiene una superficie metálica lisa. En la cara (5i) interior cóncava de la superficie metálica, el intercambiador (4) tiene medios (15) de transferencia de calor que incluyen cables (16) calentados eléctricamente alojados en compartimentos (16v) formados dentro de la pared de un cuerpo (19) tubular, que a su vez está alojado dentro y apoyado contra la superficie (5) de intercambio.
Preferiblemente, los medios (15) de transferencia de calor también deberían estar acoplados a la superficie (22) cilíndrica, que tiene un diámetro mayor que la cuba (2), debería estar distribuida a lo largo de la circunferencia de la cavidad (21 ) que contiene el producto y debe ser accionado, también en este caso, mediante cables (16) calentados eléctricamente instalados en el exterior y apoyados contra la superficie (22) metálica.
Los medios (6) raspadores (Figuras 1 y 6) están acoplados a las superficies (5 y 22) de intercambio de calor, están implementados de forma esencialmente plana y con dos bordes (8) raspadores rectos acoplables simultáneamente a al menos las superficies (5 y 22) cilíndricas opuestas de la cavidad (21) toroidal que contiene el producto.
La máquina (1) comprende además medios (7) de resorte para los medios (6) raspadores, que permiten disponer los bordes (8) raspadores en condiciones óptimas, en contacto constante accionado por resorte con las superficies (5, 22) raspadas bajo cualquier condición de temperatura en la que funcione la máquina (1 ).
Preferiblemente, los medios (7) de resorte deben integrarse en la estructura plana de los medios (6) raspadores, dicha estructura plana que tiene una hendidura (9) en forma de oblonga (preferiblemente paralelogramo) colocada cerca de los bordes (8) raspadores para este propósito.
Al estar los medios (6) raspadores fabricados en un material metálico y/o plástico apto para funcionar a las temperaturas de trabajo de la propia máquina (1 ), la forma geométrica de los medios (6) raspadores les permite -o, mejor dicho, sus bordes (8) raspadores - para estar perfectamente alineados con las superficies (5,22) que se van a raspar, cualquiera que sea el perfil de deformación térmica de estas últimas.
Como se muestra en las Figuras 1 y 3, los medios (6) raspadores deberían ser preferiblemente coplanares entre sí y deberían estar desplazados longitudinalmente con respecto a la dirección del eje (2a) de manera que cada uno interactúe con la mitad de las superficies (5 ,22) de intercambio del intercambiador (4) de calor, que en conjunto confinan la cavidad (21 ) que contiene el producto.
Como se puede observar en las Figuras 4 y 5, los medios (6) raspadores están soportados por barras (10) colocadas paralelas al eje de la cuba (2a), estando estas barras integradas en un bastidor (14) motorizado giratorio alrededor de un eje (2a) longitudinal de simetría con la cavidad (21 ) toroidal que contiene el producto.
El movimiento giratorio del bastidor (14) provoca que las barras (10) establezcan un movimiento revolucionario en los medios (6) raspadores, lo que lleva a los medios (6) raspadores a raspar sistemáticamente las superficies (5 y 22) que forman los confines de la cavidad (21 ).
Puede verse al comparar las Figuras 5 y 6 que las barras (10) giratorias tienen ranuras (11) pasantes con caras (12) opuestas sustancialmente planas, con los medios (6) raspadores planos apoyados y soportados contra ellas. Los medios (6) raspadores disponen en sus extremos de unos pestillos (13) elásticos, formados a partir del mismo cuerpo para fijar de forma extraíble y rápida los medios (6) raspadores a los bordes (23) complementarios de las ranuras (11).
La Figura 7 ilustra una realización en la que los medios (6) raspadores incorporan medios (7) de resorte.
En esta realización de la invención, los medios (6) raspadores son accionados de manera diferente mediante hendiduras (7) que son más numerosas y están instaladas como muescas en ángulo y de múltiples lados.
En la Figura 8, que muestra una sección axial de una realización diferente de la máquina, a la que se hace referencia en el presente documento con el número (20) de referencia, la forma de los medios (6) raspadores es como se muestra en la Figura 7.
Al comparar esta realización (20) alternativa de la máquina se puede ver que, según los medios (7) de resorte diseñados de manera diferente, la elasticidad de los medios (6) raspadores se puede modular constructivamente para asegurar las condiciones de raspado óptimas necesarias para cada tipo de producto para procesamiento térmico y para todas las temperaturas de funcionamiento de la máquina (1 , 20).
Ventajosamente, una misma máquina también puede estar dotada de medios (6) raspadores de diferentes formas y propiedades elásticas, para ser elegidos y utilizados en cada ocasión, e incluso sustituidos rápidamente, sin necesidad de herramientas especiales, como se ejemplifica en la Figura 6; de esta manera, la máquina (1, 20) puede especializarse según el procesamiento térmico específico y/o producto específico a tratar. Los pestillos (13) elásticos no sólo permiten sustituir rápidamente los distintos tipos de medios (6) raspadores; además permiten eliminar completamente los medios (6) raspadores en uso para facilitar y agilizar el funcionamiento, mantenimiento, lavado e higienización de la máquina (1.20).
La Figura 9 ilustra una realización adicional de una máquina, indicada en el presente documento con el número (30) de referencia, en la que el intercambiador (4) está completamente confinado dentro de la superficie (5) cilíndrica de menor diámetro que la cuba (2), y es accionado en el mismo por medios de (15) transferencia de calor fluido, más particularmente mediante un flujo de vapor que entra desde, por ejemplo, una caldera externa. Claramente, si la máquina (30) se va a utilizar como refrigerante de producto, se podría utilizar, por ejemplo, una mezcla líquida de etilenglicol como fluido de transferencia de calor.
Los medios (15) de transferencia de calor comprenden un cuerpo (19) tubular hueco soportado por un eje (24) central, soportado a su vez en sus extremos opuestos y atravesado internamente por ramales (25,26) que alimentan y drenan un circuito (17) a lo largo del cual el fluido de transferencia de calor es conducido hacia el interior del cuerpo (19) tubular y posteriormente evacuado fuera del mismo.
También en este caso, la superficie (5) de intercambio del intercambiador (4) tiene una forma cilíndrica lisa que puede ser fácilmente raspada por los medios (6) raspadores que incorporan los medios (7) de resorte.
Más particularmente, los medios de raspado son preferiblemente - para esta realización (30) de máquina - de forma plana con hojas de acero para resortes delgadas y flexibles.
Las palas están en voladizo desde las barras (10) giratorias, sobresaliendo para entrar en contacto - con un cierto grado de inflexión elástica forzada - en primer lugar, con la superficie (5) de intercambio de calor más interna de la cuba (2) y también, preferiblemente, con las paredes (3,22) restantes rodeando la cavidad (21) que contienen los productos para el tratamiento (como se muestra en las Figuras 10-12).
En cuanto al soporte de las palas elásticas por las barras (10) giratorias, o más bien los elementos del bastidor (14) que integran las barras (10) giratorias, las figuras muestran que, incluso en este caso, las palas se pueden sujetar en voladizo mediante ranuras (11 ) adecuadas en las que se atornillan y sujetan mediante tornillos.
La invención cumple con el propósito de crear condiciones óptimas de raspado que eviten la degradación térmica incluso de las partículas más pequeñas del producto procesado, además de ser altamente flexible en su funcionamiento y simple de construir, lo que contribuye a mejorar la efectividad de la máquina y reducir su construcción y costos de mantenimiento.
La invención tal como se diseña en el presente documento es claramente susceptible de aplicación industrial, y puede ser objeto de numerosas modificaciones y variaciones sin apartase de las reivindicaciones que se exponen a continuación

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Máquina adecuada para el procesamiento térmico de productos no envasados, en particular productos alimenticios, que comprende
una cuba (2) con paredes laterales (3;5,22) para contener el producto;
un intercambiador (4) de calor, acoplado a la cuba (2) y soportado por dichas paredes laterales (3;5,22), con al menos una superficie (3;5,22) de intercambio de calor para contacto con el producto;
medios (6) raspadores, acoplados y movibles con respecto a dicha superficie (3;5,22) de intercambio de calor, dichos medios (6) de raspado que tienen una forma plana con al menos un borde (8) raspador recto; medios (7) de resorte capaz de hacer que dicho al menos un borde (8) raspador recto entre en contacto elástico con al menos una de tales superficies (3;5,22) de intercambio de calor; y
caracterizado por que
dichos medios (6) raspadores y dichos medios (7) de resorte se incorporan entre sí en una forma plana única de un solo cuerpo que tiene dichos bordes (8) raspadores y al menos una hendidura (9) de forma oblonga que se coloca cerca de los bordes (8) raspadores para amortiguar este último contra la superficie (3;5,22) de intercambio de calor modulando la elasticidad de la forma plana en su conjunto.
2. Máquina, según reivindicación 1, caracterizado por que dicha hendidura (9) de forma oblonga tiene forma de paralelogramo.
3. Máquina según reivindicación 1 o 2, caracterizado por que dicha forma plana está atravesada por al menos una hendidura (9) pasante.
4. Máquina según reivindicaciones. 1 o 2 o 3, caracterizado por que dicha forma plana se lleva con una orientación perpendicular a la superficie (3; 5,22) de intercambio de calor.
5. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha forma plana está soportada por barras (10) giratorias girando en un movimiento revolucionario con respecto a una de dichas superficies (3; 5,22) de intercambio de calor.
6. Máquina según reivindicación 5, caracterizado por que dicha forma plana comprende pestillos (13) elásticos incorporados para fijar de forma extraíble dicha forma plana a dichas barras (10) giratorias.
7. Máquina según reivindicación 1, caracterizado por que dicha al menos una superficie (3;5,22) de intercambio tiene una forma cilíndrica lisa.
8. Máquina según reivindicación 1, caracterizado por que dicha forma plana tiene un espesor fino y está hecha de acero para resortes.
9. Máquina según reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que dichas barras (10) giratorias tienen ranuras en voladizo para acoplarse y soportar dicha forma plana hacia afuera, hacia dicha al menos una superficie (3;5,22) de intercambio de calor.
10. Máquina según reivindicaciones 5 o 6, caracterizado por que dichas barras (10) giratorias tienen al menos una cara (12 ) plana, con dicha forma plana apoyada a ras contra dicha cara (12 ) plana.
11. Máquina según reivindicaciones 5 a 6, caracterizado por que dichas barras (10) giratorias están integradas dentro de un bastidor (14) motorizado giratorio alrededor de un eje (2a) longitudinal de simetría con al menos una de dichas superficies (5;22) cilíndricas de intercambio de calor.
12. Máquina según reivindicación 1, caracterizado por que comprende medios (15) de transferencia de calor en al menos una de dichas superficies (3;5,22) de intercambio cilíndricas.
13. Máquina según reivindicación 12, caracterizado por que dichos medios (15) de transferencia de calor incluyen cables calentados eléctricamente alojados al menos dentro de un compartimento (16v) dentro de dicha al menos una superficie (3;5,22) de intercambio cilíndrica.
14. Máquina según reivindicación 12, caracterizado por que dichos medios (15) de transferencia de calor incluyen un circuito (17) por donde circula un fluido de transferencia de calor.
15. Máquina según reivindicación 14, caracterizado por que dicho fluido de transferencia de calor es vapor.
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