WO2015057048A1 - Proceso para el tratamiento térmico profundo del maíz, para la producción de nixtamal integral de alto rendimiento - Google Patents

Proceso para el tratamiento térmico profundo del maíz, para la producción de nixtamal integral de alto rendimiento Download PDF

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Roberto Leopoldo CASTRO GENERA
Alicia Olga LOBO IRUEGAS
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Castro Genera Roberto Leopoldo
Lobo Iruegas Alicia Olga
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    • A23L7/197—Treatment of whole grains not provided for in groups A23L7/117 - A23L7/196
    • A23L7/1975—Cooking or roasting

Definitions

  • the mixture is allowed to stand in the cooking water for a period of between 5 to 12 hours. After the time has elapsed, the boiled mixture is washed, and the boiled mixture is ground.
  • the nixtamal that is produced in this way loses most of the pericarp of corn.
  • the pericarp is mainly composed of insoluble vegetable fiber, vitamins, minerals and antioxidants found in the corn kernel, since when cooked in the traditional way, they dissolve by excess lime, and are lost when they are thrown into the drain dissolved in the cooking water. It is these solids and lime in excess that contaminates the wastewater of the process, wastewater better known in the field as nejayote.
  • nixtamal Approximately of the total number of tortiller ⁇ as operating in the country, in 55% of them corn is used as raw material to produce nixtamal, which, when ground, produces the necessary mass to make the tortilla.
  • the rest of the businesses use nixtamalized cornmeal, an industrial product, which when mixed with water in a mixer produces a dough that becomes tortillas.
  • a yield, or transformation ratio is obtained, using corn as raw material , from about 1, 750 to about 1, 850 kilograms of tortillas per about 1, 000 kilograms of corn.
  • the pericarp In the traditional system, the pericarp is dissolved, hydrolyzed and separated when washed, so that practically everything is thrown into the drainage, which constitutes an important decrease to the detriment of the economy of the producers and to the detriment of the quality and its consumers since valuable components that constitute the pericarp are lost, such as, Vegetable Fiber, Vitamins, Minerals, Antioxidants and Nutraceuticals (Nutrimental and Pharmaceutical), natural and proper to corn.
  • the present discloses a different and new process, as well as the reactor specially designed for this purpose.
  • the process described is for a deep heat treatment in corn for the production of high-performance Integral nixtamal, however it is emphasized that the process is applicable to other types of products, such as any type of grain, cereal and legume, among others.
  • the term "product” should be understood as any type of grain, cereal or legume, including but not limited to "corn.”
  • the process begins when the product is introduced into the reactor, where the reactor is previously charged with water. With the help of compressed air, the product that is suspended in the water is stirred, so that chopped grains, foreign particles, soil and insecticide residues are eliminated, among others.
  • the previous process is carried out at room temperature.
  • the water is discharged to an auxiliary tank where it is recirculated through a filter, preferably a sand and gravel filter with the help of a pump, until it is clarified for reuse.
  • Water is then added to the reactor at a temperature between about 50 ° C and about 70 ° C from a heater, preferably a solar heater.
  • hydrated lime or quicklime is added in a proportion that can vary between one (1) to twenty (20) parts per thousand of product.
  • a metal container containing a sample with a specific weight content of the product is introduced into the product to be processed in the reactor.
  • Heat is added to increase the temperature of the water contained in the reactor tank to a point within a range of about 70 ° C to about 100 ° C.
  • a rest time is started that can vary between approximately 20 to approximately 50 minutes in order to homogenize the moisture assimilated by the product between its internal components
  • heat is added again to increase the temperature in the reactor tank to a level within a range of about 100 ° C to about 130 ° C, raising the internal pressure of the reactor tank to a point within a range of about 0.1 to about 2.1 kg / cm 2 .
  • the addition of heat is suspended and a rest period is started at a constant temperature, for a time within a range of about 5 to about 30 minutes.
  • the internal pressure of the reactor is lowered to the atmospheric pressure level, thus decreasing the internal temperature.
  • the process can be terminated or the nixtamal inside the reactor maintained for an additional time before starting the final cooling process.
  • treated water is used to decrease the microbiological content, where the treatment is preferred to be by ultraviolet radiation and the addition of ozone. Using treated water, a more hygienic and longer lasting dough and tortillas are produced without the need to add conservative additives.
  • the object of the invention is to offer a different technology than the traditional one in order to be able to cook corn, grains, cereals or legumes in this new way, among others, in a profound way, thus increasing its temperature and internal humidity, so that a product is obtained Cooked more homogeneously internally, thus producing a high performance product, such as high performance integral nixtamal.
  • it is intended to provide a different and better final product to that obtained by cooking corn in the traditional way, in which all the pericarp of the grain can be preserved and obtained with this new technology of cooking tortillas of higher quality since they are softer, resistant and flexible and obtained without adding additives.
  • the objective is greater use of corn, since the yield of corn is increased between 25 and 30%, that is, more tortillas are obtained with the same corn. While in the traditional system an average of 1400 grams of tortillas per 1000 grams of corn is obtained, with this new technology to process it, a yield is obtained within a range of approximately 1750 to approximately 1850 grams of tortilla for the same 1000 grams of corn. Thus, yet another object is to conserve practically all the pericarp, thus reducing wastewater contamination, since the content of organic solids is lower.
  • Still another object is to reduce fuel consumption by 30 to 50% so emissions of flue gases, greenhouse gases, decrease in the same proportion.
  • An object combined is the reduction of time in the process. Specifically, the total process time is reduced to less than 120 minutes, while the cooking time in a traditional system is between 6 and 14 hours.
  • This new technology for the cooking of corn and other grains satisfactorily solves present problems of the current technique in tortilleries that use corn as raw material, problems that affect productivity, the quality of tortillas, emissions of flue gases and discharge of contaminated water. Therefore, it also aims to improve ecological conditions and provides improvements such as:
  • the tortillas obtained using the high-performance integral nixtamal, or the final product after cooking have better nutritional properties since virtually all the components contained in the pericarp are preserved, such as: insoluble or dietary vegetable fiber, vitamins, minerals, antioxidants, nutraceutical substances (substances that are attributed nutritional and pharmaceutical advantages), and elements that are part of the corn grain, among others.
  • insoluble or dietary vegetable fiber such as: insoluble or dietary vegetable fiber, vitamins, minerals, antioxidants, nutraceutical substances (substances that are attributed nutritional and pharmaceutical advantages), and elements that are part of the corn grain, among others.
  • nutraceutical substances substances that are attributed nutritional and pharmaceutical advantages
  • the tortilla that is obtained is digested and assimilated better by its additional fiber content and a greater gelatinization of corn starches, advantages in the tortilla that can be obtained only with the deep cooking process, at a higher pressure and temperature, working conditions that cannot be obtained with the traditional process technique.
  • dietary vegetable fiber By increasing the content of dietary vegetable fiber, as well as the fiber formed by cellulose and hemicellulose that cannot digest the gastrointestinal system, it helps to cause a feeling of satiety, decreasing appetite, thus achieving satisfaction with lower food intake. In addition, this fiber stimulates the intestinal tract by improving the functioning of evacuation.
  • Figure 1 shows a process flow diagram for the thermal treatment of a product.
  • Figure 2 shows a diagram of the layout of the process equipment.
  • FIG. 3 shows in detail a cross section of the reactor. Detailed description of the invention
  • the term “approximately” should also be understood as a finite term. Specifically, the term “approximately” provides a certain additional range, defined as an additional range of approximately ⁇ 10%. Exemplary, but not limitative, if “approximately 100 ° C to approximately 30 ° CC” is said, the exact range is between 90 ° C to 143 ° C, or between 110 ° C to 143 ° C, or between 90 ° C to 116 ° C or between 1102C to 116 ° C. Any possibility previously described term "approximately".
  • the system to be described is intermittent or batch in which the product is processed in different quantities according to the size of the reactor that is selected and according to the quantity that you want to process since you can choose to make loads with a fraction of Nominal capacity
  • the reactor 1 is loaded in its container with clean water that is at room temperature.
  • the load of the product to be processed is added. It is preferred that the water-to-product ratio is within a range of about 0.7 to about 1.5 parts of water per product part, which may vary depending on the product to be processed.
  • a container, preferably metallic, containing a sample with a specific weight content of the product is included. It is desired that the sample contains a specific content, such as, for example, one (1) kilogram of product to be processed.
  • compressed air is provided from the bottom of the reactor 1, provided by an air compressor 5, to stir the water-product mixture and release the adhered powder with probable insecticide residues. on the surface of the product, as well as separate by flotation, foreign particles, chopped grains and pieces of olote, among others.
  • Compressed air is injected by means of at least one tube, especially at least one metal tube, where the tube conducts compressed air to the bottom of the reactor, this being the vehicle that agitates the product. It is preferred that the compressed air pressure be in a range between about 3 to about 7 kilograms per square centimeter.
  • the approximate agitation time is between about 35 seconds to 120 seconds, and more preferably between about 45 seconds to 90 seconds.
  • the floating material Upon completion of the injection of compressed air, the floating material is separated from the reactor container 1 and the wastewater is discharged to a recovery tank 2 where with a centrifugal pump 3 and a filter 4, preferably from sand and gravel the wastewater is recirculated until clarified for reuse in the next production lot. Of course, in another mode this water can be completely discarded, so that clean water is used again in the next production batch.
  • the registration cover 12 located at the top of the reactor is closed with the fast-acting devices. Quick-acting devices are clamping devices, within which sergeants are preferred, which facilitate the safe opening and closing of the lid, and that support the pressure thrust by holding the registration lid in place.
  • the reactor 1 container is loaded with clean, hot water at a temperature that can vary within a range of about 50 ° C to about 80 ° C. It is preferred that this hot water be supplied by a solar heater 6.
  • lime is added as a slurry, either in the form of slaked lime, calcium hydroxide or quicklime, calcium oxide, in a proportion to the product, which may vary within a range of approximately 1 to approximately 20 parts per million, depending on the quality of the product and the characteristics desired in the nixtamal to be produced. Having added the lime, the lid of the log is closed.
  • the mixture After adding lime to the container with the product and hot water, and having closed the lid, the mixture is stirred with compressed air by the air compressor 5, for an approximate time between approximately 35 seconds to 120 seconds, more preferably between about 45 seconds to 90 seconds, and even more preferably between about 50 seconds to about 85 seconds, thus stirring the product-water-lime mixture in order to obtain a homogeneous mixture between the parts.
  • compressed air is injected through at least one tube. It is preferred that the compressed air pressure be in a range between about 3 to about 7 kilograms per square centimeter.
  • the main fuel valve is opened and the gas burner 7 is ignited, adjusting the gas flow using the rotameter or flow meter 8.
  • the gas flow is clearly adjusted in order to reach a certain temperature.
  • the combustion gases are injected into the reactor, surrounding the reactor container 1.
  • the heat source such as the use of water vapor generated in an external boiler or solar energy.
  • the steam can be live steam inside the pressure tank or by internal steam exchangers. Heat is generated in the combustion chamber, generating combustion gases in a temperature range of approximately 500 ° C to 600 ° C.
  • the combustion chamber 9 is preferred to be a metal container designed to withstand internal temperatures of up to 800 ° C, the temperature necessary to ensure maximum combustion efficiency of the gas.
  • the combustion chamber 9 is thermally insulated in order to avoid heat losses and has a device to control the flow of atmospheric air through it.
  • the combustion chamber 9 can be metallic and welded to the outer wall of the reactor, specifically to the bottom wall and to the bottom of the outer metal tank 23 concentric.
  • the combustion chamber 9 directs the flow of hot gases to a second heat transfer chamber through an annular space between the wall of the reactor container 1 and the external tank 23, a space located and designed with an area to direct the gas flow at such a speed and obtain maximum heat transfer into the pressure tank.
  • the reactor has a heat transfer capacity inside the pressure tank of approximately 1,800 to 2,200 BTU per hour per kilo of product to be processed. It is preferred that the speed be between about 2 to about 7 meters per second.
  • the reactor has three additional heat transfer chambers 5 inside the tank, formed by directional screens 25 in the form of concentric directional rings, wherein said directional screens can be metallic and welded to the outer and inner walls of the reactor container 1 and external tank 23, respectively.
  • Each heat transfer chamber having an annular space, space located between the reactor container 4 and the external tank 23 in order to direct the flow of gases between a heat transfer chamber and the next chamber to the gas outlet at fireplace.
  • Burner 7 is kept on until the temperature inside the reactor reaches a temperature that can vary within a range of between about 60 ° C to about 00 ° C.
  • combustion gases surround the reactor 1 container, and are contained for additional periods surrounding the reactor container 1, circulating between the reactor container 1 and an external tank 23 to the reactor container, wherein the external tank is provided with vertical heating fins 24, designed and located to increase the heating and transfer surface of heat, as well as by directional screens 25 of the flue gases, which together with the inner wall of the jacket and the outer wall of the pressure tank, form a duct for the flue gases between the combustion chamber and an integrated chimney 16 to the reactor, wherein said chimney 16 allows combustion gases to exit the reactor into the atmosphere.
  • Directional screens 25 and vertical fins 24 function similarly to dances in furnaces, allowing combustion gases to be directed in specific directions, or combustion gases to remain for a specific time in specific places.
  • the directional screens 25 have the function of directing the flow of gases, while the vertical fins 24 increase the heat transfer into the reactor tank, and consequently to the product combination, decreasing the process time and therefore, taking better advantage of the fuel. That is, both the vertical fins 24 and the directional screens 25 are capable of controlling the flow of gases and achieving a high heat transfer into the reactor 1 container, in order to reduce the process time and the consumption of fuel, in turn structurally reinforcing the reactor container 1.
  • the external tank 23 is concentric to the jacket-style reactor container 1, designed in its dimensions so that, together with the directional screens 25, a flow of combustion gases is created in the outside of the reactor container 1 a speed such that heat transfer to the interior of the reactor container is maximized, thus obtaining a minimum process time and high thermal efficiency that results in lower fuel consumption.
  • the thermal insulation means 19 Surrounding the external tank, a thermal insulation means 19 is provided.
  • the thermal insulation means 19 preferably consists of approximately 2.7 to 3.8 inches thick of a ceramic fiber, protected by an external stainless steel shell, however, other means Thermal insulation can be provided.
  • the thermal insulation means 19 is necessary to reduce heat losses and optimize the thermal efficiency of the reactor.
  • the chimney 16 is necessary to create a natural flow of induced air through the burner 7 and the combustion chamber 9, where the chimney 6 is indispensable to obtain a good combustion efficiency and to move the gases through the external tank 23 until its exit to the atmosphere.
  • the combustion of the burner is suspended, and a period of conditioning of the internal humidity of the product that can last between about 10 and about 60 minutes begins.
  • the mixture is stirred inside the reactor container I by injecting compressed air from the air compressor 5.
  • this agitation during the conditioning time is carried out between approximately 7 to 4 minutes before finishing the conditioning time.
  • Compressed air is likewise injected by the at least a tube. It is preferred that the compressed air pressure be in a range between about 3 to about 7 kilograms per square centimeter.
  • the approximate agitation time is between about 35 seconds to 120 seconds, and more preferably between about 45 seconds to 90 seconds.
  • the burner 7 is switched on again, repeating the operations of opening the main fuel valve, lighting the burner 7, adjusting the gas flow and injecting the combustion gases of such that they surround the reactor container 1.
  • the burner 7 is kept on until the temperature inside the rector is somewhere within a range between about 103 ° C to about 130 ° C and / or an internal pressure within a range of between about 0.2 kg / cm 2 to about 2.2 kg / cm 2 .
  • the burner 7 goes out.
  • the burner 7 Upon obtaining the desired temperature in the second heating time, the burner 7 is turned off and a second period of internal heat and humidity conditioning starts for a time that can vary within a period of about 5 to about 50 minutes, depending on the corn that is being processed and the desired characteristics in the nixtamal.
  • the steam valve 11 is opened in order to reduce the internal pressure of the reactor container 1.
  • the cover 12 is opened and the container containing the sample of the now product mixture is extracted through the register.
  • the weight of the sample is compared against a desired weight. If the weight of the sample is not equivalent to the desired weight, the period of internal heat and humidity conditioning is repeated, at least partially, for a certain time according to the weight of ours and the desired weight.
  • the partial conditioning period essentially means that the lid 12 is closed again to continue with a certain pressure and heat.
  • the burners are kept off but if a heat flow is maintained into the reactor, where the heat flow is caused by the thermal inertia of the same reactor.
  • the additional time with heat flow may vary from seconds to hours, depending on the specific weight obtained from the sample.
  • the process is terminated.
  • the nixtamal obtained in the process is cooled, discharging the nejayote through the valve 17 and adding treated water from the tank 13, where it is preferred that the water treatment is. by means of radiation of ultraviolet lamps 14 and added with ozone gas generated in an ozone generator 15.
  • the treated water decreases the load of microorganisms and as a result, a product with better hygiene and longer life is obtained.
  • This treated water is used as cooling water.
  • the nixtamal is stirred with compressed air by means of the air compressor 5.
  • the air injection is carried out by the at least one tube. It is preferred that the compressed air pressure be in a range between approximately 3 to approximately 7 kilograms per square centimeter.
  • the approximate agitation time is between about 35 seconds to 20 seconds, and more preferably between about 45 seconds to 90 seconds.
  • the drain valve 17 is opened to discharge the cooling water.
  • valve 10 is opened to discharge the nixtamal through the bottom of the reactor and transport it to the nixtamal mill. When opening the valve 10, the cooked and cooled mixture flows internally through the conical bottom of the reactor and leaving the valve 10, to be transported to the mill where it will become a dough, with which the tortillas will be produced.
  • the reactor container 1 is a metal cylinder, where the cylinder can be vertical or horizontal, closed at the top by the registration cover 12, where the registration cover 12 is of torospheric or elliptical profile and closed on the opposite side of the registration cover 12 by a cone designed in such a way as to facilitate the discharge of the nixtamal and the discharge of wastewater from the process.
  • the three parts are preferably made of stainless steel or other material capable of withstanding the pressure and temperature required in the nixtamal manufacturing process. Likewise, it is preferred that all three parts comply with the sanitary specifications of food processing equipment.
  • the registration cover 12 for accessing the interior of the reactor container 1 is equipped with the quick-acting devices for opening and closing the access to the interior of the reactor 1 container, as explained above.
  • the registration cover 12 has a special package to withstand high temperatures and prevent pressure leaks.
  • the reactor has a maniful 18 that connected to the top of the reactor, and with the help of several instruments, allows monitoring of the internal temperature pressure in the reactor 1 container, and allows automatic safety discharge of steam and manual steam discharge. It is possible that the maniful is in connection with instruments such as a manometer, thermometer, safety valve for automatic steam discharge, manual valve for steam discharge, among others.
  • the reactor can use as a source of total or complementary thermal energy, electrical resistors located in the chambers external to the pressure tank or inside the pressure tank.

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso de cocimiento nuevo y diferente de productos a nixtamalizar, por ejemplo maíz, así como a un reactor especialmente diseñado para ser utilizado en el tratamiento térmico profundo. Esencialmente, el proceso comprende cargar el contenedor con una mezcla de un producto a nixtamalizar y agua; agitar la mezcla por medio de la inyección de aire del compresor de aire; separar residuos flotantes y descargar agua residual; ingresar agua caliente y limpia al contenedor e ingresar cal creando una mezcla producto- agua-cal; agitar la mezcla producto-agua-cal por medio de la inyección de aire del compresor de aire, y encender el quemador hasta que se obtenga una temperatura objetivo en el contenedor del reactor.

Description

PROCESO PARA EL TRATAMIENTO TÉRMICO PROFUNDO EN MAÍZ, PARA
LA PRODUCCIÓN DE NIXTAMAL INTEGRAL DE ALTO RENDIMIENTO Y REACTOR PARA OBTENER LAS CONDICIONES NECESARIAS DE PROCESO Campo de la Invención
El presente se refiere a un proceso para el tratamiento de maíz para la producción de nixtamal integral de alto rendimiento, y particularmente se refiere a un proceso y reactor para el proceso antes mencionado.
Antecedentes de la Invención El estado actual de la técnica utilizada en las tortillerías para la producción de nixtamal, es prácticamente la misma a la utilizada desde antes de la época de la conquista por los Españoles, variando solo en sus utensilios y combustible. En esencia, el proceso llevado a cabo consiste en colocar el maíz, sin lavado previo, dentro de un recipiente o tanque abierto, al cual se agrega cal y agua en exceso, formando así a una mezcla. En la parte inferior del recipiente o tanque se coloca un quemador, generalmente de gas butano, que se enciende hasta que el agua llega al punto de ebullición, temperatura que puede variar entre 88 y 96 grados centígrados dependiendo de la altura sobre el nivel del mar. El tiempo necesario de ebullición varía entre 60 y 90 minutos, 25 dependiendo de la cantidad de maíz, la capacidad del recipiente o tanque y eficiencia del quemador, entre otros.
Posteriormente se deja en reposo a la mezcla en el agua de cocimiento por un periodo de entre 5 a 12 horas. Después de transcurrido el tiempo, se procede a lavar la mezcla ebullida, y moler la mezcla ebullida. El nixtamal que se produce de esta manera pierde la mayor parte del pericarpio del maíz. El pericarpio está compuesto principalmente por fibra vegetal insoluble, vitaminas, minerales y antioxidantes que se encuentran en el grano de maíz, ya que al cocerse de la manera tradicional, se disuelven por el exceso de cal, y se pierden al tirarse al drenaje disueltos en el agua de cocimiento. Son estos sólidos y la cal en exceso lo que contamina el agua residual del proceso, agua residual mejor conocida en el campo como nejayote.
El rendimiento del maíz procesado como se describe arriba, visto como la relación de kilos de tortilla producida contra kilos de maíz utilizado varía entre aproximadamente 1 ,300 y aproximadamente 1 ,450 kilos de tortilla por aproximadamente 1 ,000 kilos de maíz.
De las tortillerías tradicionales, tales como negocios a escala familiar, el aproximadamente 80% trabajan dentro de un rango de capacidad de producción de entre 100 a 300 kg de tortillas por día, para esto necesitan producir u obtener de entre 130 a 400 kilogramos de nixtamal diariamente. En este tipo de negocios, y en negocios similares que trabajan usando harina de nixtamal como materia prima, está soportado una gran parte del abasto de tortillas en nuestro país.
De las características del nixtamal utilizado, dependen de manera importante los resultados económicos de las tortillerías así como la calidad de las tortillas. Sin embargo hasta ahora no se le ha dado suficiente importancia a la manera de cocer el maíz y se carece de equipos con nuevas tecnologías que mejoren el procedimiento acostumbrado, equipos que les ayuden a mejorar su rentabilidad y calidad del producto y que a la vez sea un equipo compacto, sencillo de instalarse, operarse con facilidad y de pronto retomo en la inversión.
La manera como actualmente se procesa el maíz para producir el nixtamal es susceptible de mejorarse ampliamente. Un ejemplo de mejoras se da en la solicitud de patente mexicana No. MX/a/2012/00179 presentada el 14 de marzo de 2012 por el mismo solicitante, en la cual se provee un proceso alterno al presente para el tratamiento térmico del maíz para la producción de nixtamal.
Considerando estas oportunidades de mejora, es que se diseñó un equipo nuevo especial con el cual se pueda trabajar en las condiciones requeridas por este nuevo proceso, condiciones controladas y distintas para producir un mejor nixtamal, especialmente un nixtamal integral de alto rendimiento, o sea, un nixtamal con el cual de obtenga una tortilla de mayor calidad, suave, flexible y resistente, entre otras características ventajosas, todo ello sin necesidad de aditivos. En dicha tortilla obtenida, se conserva todos los componentes del maíz y la cual se obtiene, además, un mayor rendimiento de tortillas con el fin de mejorar la rentabilidad en los negocios y la calidad de la tortilla.
Aproximadamente del total de tortillerías operando en el país, en un 55% de ellas se usa maíz como materia prima para producir nixtamal, que al molerse produce la masa necesaria para elaborar la tortilla. El resto de los negocios utilizan harina de maíz nixtamalizado, producto industrial, la cual al mezclarla con agua en una mezcladora produce una masa que se transforma en tortillas.
La relación en la transformación Maíz/Tortilla con el sistema tradicional, depende del grado de control en la operación de las tortillerías, encontrándose dentro de un rango de aproximadamente 1 ,300 a aproximadamente 1 ,450 kilogramos de tortilla por cada aproximadamente 1 ,000 kg de harina. Las tortillerías que usan harina de maíz nixtamalizado operan dentro de un rango de aproximadamente 1 ,800 a aproximadamente 1 ,900 kilogramos de tortilla por cada aproximadamente ,000 kilogramos de harina.
Al trabajar una tortillería con nixtamal integral de alto rendimiento, como el que se produce con el proceso y equipo que se pretenden proteger en la solicitud de patente que aquí se describe, se obtiene un rendimiento, o relación de transformación, usando maíz como materia prima, de aproximadamente 1 ,750 a aproximadamente 1 ,850 kilogramos de tortilla por cada aproximadamente 1 ,000 kilogramos de maíz.
En el sistema tradicional se disuelve, hidroliza, el pericarpio y se separa al lavarlo, de manera que se tira al drenaje prácticamente todo, lo que constituye una merma importante en detrimento de la economía de los productores y en detrimento de la calidad y sus consumidores ya que se pierden componentes valiosos que constituyen el pericarpio como, Fibra Vegetal, Vitaminas, Minerales, Antioxidantes y sustancias Nutracéuticas (Nutrimentales y Farmacéuticas), naturales y propias del maíz.
Breve Descripción del invento El presente da a conocer un proceso diferente y nuevo, así como el reactor especialmente diseñado para este propósito. El proceso descrito es para un tratamiento térmico profundo en maíz para la producción de nixtamal Integral de alto rendimiento, sin embargo se destaca que el proceso es aplicable a otros tipos de productos, tales como cualquier tipo de grano, cereal y leguminosa, entre otros. Con el fin de evitar repeticiones, de aquí en adelante en esta descripción, se debe entender el término "producto" como cualquier tipo de grano, cereal o leguminosa, incluyendo pero no limitado a "maíz". El procedimiento inicia cuando se introduce el producto en el reactor, en donde el reactor esta previamente cargado con agua. Con la ayuda de aire comprimido se agita al producto que se encuentra suspendido en el agua, de manera tal que se eliminan granos picados, partículas extrañas, tierra y residuos de insecticidas, entre otros. El anterior proceso se lleva acabo a una temperatura ambiente. Una vez que el maíz está limpio, el agua se descarga a un tanque auxiliar en donde es recirculada a través de un filtro, preferentemente un filtro de arena y grava con ayuda de una bomba, hasta estar clarificada para su reúso. Enseguida se agrega al reactor agua a una temperatura entre aproximadamente 50°C y aproximadamente 70°C proveniente de un calentador, preferiblemente un calentador solar. Igualmente, se agrega cal hidratada o cal viva en una proporción que puede variar entre una (1 ) a veinte (20) partes por mil de producto. Como elemento de control de proceso, se introduce dentro del producto a procesar en el reactor, un recipiente metálico conteniendo una muestra con un contenido específico en peso del producto. Se agrega calor para incrementar la temperatura del agua contenida en el tanque del reactor hasta un punto dentro de un rango de aproximadamente 70°C a aproximadamente 100°C. Una vez alcanzada la temperatura, se suspende el suministro de calor y se inicia un tiempo de reposo que puede variar entre aproximadamente 20 a aproximadamente 50 minutos con el fin de homogenizar la humedad asimilada por el producto entre sus componentes internos. Terminado el tiempo de reposo, se agrega calor nuevamente para incrementar la temperatura en el tanque del reactor hasta un nivel dentro de un rango de aproximadamente 100°C a aproximadamente 130°C, subiendo la presión interna del tanque del reactor hasta un punto dentro de un rango de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2.1 kg/cm2. Al alcanzar los anteriores objetivos, se suspende la adición de calor y se inicia un periodo de reposo a temperatura constante, por un tiempo dentro de un rango de aproximadamente 5 a aproximadamente 30 minutos. Terminando el segundo periodo de reposo se baja la presión interior del reactor hasta el nivel de presión atmosférica disminuyendo de esta manera la temperatura interior. En este momento se puede reactor para tomar la muestra de maíz contenida en el recipiente metálico y conocer el peso de la misma. Dependiendo de su peso en comparación de su peso original y dependiendo también de las características requeridas en el nixtamal, se puede dar por terminado el proceso o mantener el nixtamal dentro del reactor por un tiempo adicional antes de iniciar el proceso final de enfriamiento. Para el paso de enfriamiento se usa agua tratada para disminuir el contenido microbiológico, en donde el tratamiento se prefiere que sea mediante radiación 25 de rayos ultra violeta y la adición de ozono. Usando agua tratada, se produce una masa y tortillas más higiénicas y de mayor duración sin necesidad de agregar aditivos conservadores.
Así pues, se tiene como objeto de la invención el ofrecer una tecnología diferente a la tradicional con el fin de poder cocer de esta nueva manera, el maíz, granos, cereales o leguminosas, entre otros, de manera profunda, aumentando así su temperatura y humedad interna, de manera tal que se obtiene un producto cocido más homogéneo internamente produciendo así un producto de alto rendimiento, tal como nixtamal integral de alto rendimiento. Aunado al objeto anterior, se tiene como objeto proveer un producto final diferente y mejor al que se obtiene al cocer el maíz de la manera tradicional, en el que se puede conservar todo el pericarpio propio dei grano y obteniendo con esta nueva tecnología de cocimiento tortillas de mayor calidad ya que son más suaves, resistentes y flexibles y obtenidas sin necesidad de agregar aditivos.
Igualmente derivado del objeto anterior, se tiene como objeto un mayor aprovechamiento del maíz, ya que se aumenta entre un 25 y 30% el rendimiento del maíz, esto es que se obtienen más tortillas con el mismo maíz. Mientras que en el sistema tradicional se obtiene un promedio de 1400 grs de tortillas por 1000 grs de maíz, con este nueva tecnología para procesarlo se obtiene un rendimiento dentro de un rango de aproximadamente 1750 a aproximadamente 1850 gramos de tortilla por los mismos 1000 grs de maíz. Así pues, aun otro objeto es conservar prácticamente todo el pericarpio, disminuyendo así la contaminación del agua residual, ya que el contenido de solidos orgánicos es menor.
Aun otro objeto es disminuir el consumo de combustible entre un 30 a 50% por lo que las emisiones de gases de combustión, gases de efecto invernadero, disminuyen en la misma proporción.
Un objeto aunado es la reducción de tiempo en el proceso. Específicamente, el tiempo total de proceso se reduce a menos de 120 minutos, mientras que el tiempo de cocimiento en un sistema tradicional es de entre 6 y 14 horas.
Esta nueva tecnología para el cocimiento de maíz y otros granos, resuelve satisfactoriamente problemas presentes de la técnica actual en las tortillerías que usan maíz como materia prima, problemas que afectan la productividad, la calidad de las tortillas, las emisiones de gases de combustión y la descarga de agua contaminadas. Por lo que igualmente, se tiene como objeto mejorar las condiciones ecológicas y aporta mejoras tales como:
• Reducir significativamente el tiempo requerido para cocer el maíz y obtener el nixtamal.
• Evitar se siga perdiendo una parte importante de fibra vegetal, vitaminas, minerales, antioxidantes y sustancias nutracéuticas que forman parte del grano, perdida que constituye una merma que afecta el costo de producción y demerita las propiedades alimenticias de la tortilla.
· Disminuir de manera importante el flujo de agua residual contaminada y el contenido de sólidos orgánicos.
• Disminuir el costo de producción al disminuirse el consumo de combustible requerido en el cocimiento, ahorro dentro de un rango de 30% a un 40% en el consumo del combustible necesario para cocer el maíz.
Una consecuencia positiva importante por la reducción en el consumo de combustible es la disminución, en la misma proporción, en la emisión de gases de combustión, principalmente CO2, gases que provocan en la atmósfera el efecto de invernadero, mismo que contribuye a aumentar la temperatura del ambiente, causa del cambio en los patrones climáticos.
Otra ventaja importante es que las tortillas que se obtienen usando el nixtamal integral de alto rendimiento, o el producto final después de la cocción, mismo que tienen mejores propiedades alimenticias ya que se conservan, prácticamente, todos los componentes contenidos en el pericarpio, como: fibra vegetal insoluble o dietética, vitaminas, minerales, antioxidantes, sustancias nutracéuticas (sustancias a las que se les atribuyen ventajas nutricionales y farmacéuticas), y elementos que forman parte del grano de maíz, entre otros. En el proceso tradicional, los anteriores componentes se pierden en su mayor parte ya que se diluyen con el agua de cocimiento y se tiran, literalmente al drenaje. Además con este nuevo sistema la tortilla que se obtiene se digiere y asimila mejor por su contenido adicional de fibra y una mayor gelatinización de los almidones del maíz, ventajas en la tortilla que se pueden obtener solo con el proceso de cocimiento profundo, a una mayor presión y temperatura, condiciones de trabajo que no se pueden obtener con la técnica del proceso tradicional.
Al incrementarse el contenido de fibra vegetal dietética, así como la fibra formada por celulosa y hemicelulosa que no puede digerir el sistema gastrointestinal, se ayuda a provocar una sensación de saciedad, disminuyendo el apetito, logrando así una satisfacción con menor ingesta de alimento. Además, esta fibra estimula el tracto intestinal mejorando el funcionamiento de evacuación.
Estas ventajas beneficiarán a millones de consumidores ya que la tortilla es la base de la dieta diaria en nuestro país. Se tienen reportados en los censos en México consumos anuales per cápita del orden de 120 kilogramos, lo que en promedio equivale 328 gramos diarios, equivalentes a aproximadamente a 12 tortillas diarias.
Los resultados dados a conocer por la presente se han obtenido de manera real y a escala de una tortillería normal, ya que además de haberse diseñado y construido este sistema especial de cocimiento de maíz para la producción de nixtamal integral de alto rendimiento y motivo de esta solicitud, se instaló también un molino de piedras comercial para reducir el nixtamal y producir la masa y una maquina tortilladora comercial con el fin de producir tortillas. De esta manera se cuenta con una instalación piloto capaz de producir el nuevo nixtamal integral de alto rendimiento y transformarlo en la masa, para elaborar 3000 tortillas por hora, de una calidad superior a la estándar. Esta instalación se ha operado diariamente durante varias semanas con los resultados aquí presentados.
Breve Descripción de las Figuras Las características particulares y ventajas de la invención, así como otros objetos de la invención, serán aparentes de la siguiente descripción, tomada en conexión con los figuras acompañantes, las cuales:
La figura 1 muestra un diagrama de flujo del proceso para el tratamiento térmico de un producto. La figura 2 muestra un diagrama de la disposición de los equipos del proceso.
La figura 3 muestra en detalle un corte transversal del reactor. Descripción Detallada de la Invención
Los detalles característicos de este nuevo sistema para procesar maíz y otros granos, cereales o leguminosas se darán claramente en la siguiente descripción. Para futura referencia, el término "producto" se debe entender como maíz y/o otros granos, cereales y/o leguminosas, que son sujetos al proceso del presente invento, por medio de reactor del presente invento.
También se debe de entender el término "aproximadamente", como un término finito. Específicamente, el término "aproximadamente" provee un determinado rango adicional, definido como un rango adicional de aproximadamente ± 10%. De manera ejemplar, pero no limitativa, si se dice "aproximadamente 100 °C a aproximadamente 30°CC", el rango exacto es entre 90°C a 143°C, o bien entre 110°C a 143°C, o bien entre 90°C a 116°C o entre 1102C a 116°C. Cualquier posibilidad anteriormente descrita término "aproximadamente". El sistema que se va a describir es intermitente o de lotes en el cual se procesa el producto en distintas cantidades según el tamaño del reactor que se seleccione y según la cantidad que se desee procesar ya que se puede optar por hacer cargas con una fracción de la capacidad nominal.
En todos los casos y en todos los tamaños de reactores el proceso que se va a describir y según se muestra en la Figura 1 , es el mismo. La siguiente descripción hace referencia indistinta a las figuras 1 , 2 y 3. El reactor 1 se carga en su contenedor con agua limpia que se encuentra a temperatura ambiente. Enseguida, se agrega la carga de producto a procesar. Se prefiere que la proporción agua a producto se encuentre dentro de un rango de aproximadamente 0.7 a aproximadamente 1.5 partes de agua por parte de producto, proporción que puede variar según ei producto que se procesará. Incluido dentro del producto, se incluye un recipiente, preferiblemente metálico, que contiene una muestra con un contenido específico en peso del producto. Se' desea que la muestra contenga un contenido específico, tal como lo puede ser, por ejemplo un (1 ) kilogramo de producto a procesar. Al encontrarse el producto y el agua dentro de contenedor del reactor , se inyecta desde el fondo del reactor 1 , aire comprimido, proporcionado por un compresor de aire 5, para agitar la mezcla agua-producto y desprender el polvo adherido con probables residuos de insecticidas en la superficie del producto, así como separar por flotación, partículas extrañas, granos picados y pedazos de olote, entre otros. El aire comprimido se inyecta por medio de al menos un tubo, especialmente al menos un tubo metálico, en donde el tubo conduce al fondo del reactor el aire comprimido, siendo este mismo el vehículo que agita al producto. Se prefiere que la presión de aire comprimido sea en un rango entre aproximadamente 3 a aproximadamente 7 kilogramos por centímetro cuadrado. El tiempo aproximado de agitación es entre aproximadamente 35 segundos a 120 segundos, y más preferentemente entre aproximadamente 45 segundos a 90 segundos.
Terminando la inyección de aire comprimido, se separa del contenedor del reactor 1 el material flotante y se descarga el agua residual a un tanque de recuperación 2 en donde con una bomba centrifuga 3 y un filtro 4, preferentemente de arena y grava se recircula el agua residual hasta clarificarla para su reúso en el siguiente lote de producción. Claro está, que en otra modalidad se puede descartar totalmente esta agua, para que en el siguiente lote de producción se utilice agua limpia nuevamente. Posteriormente, se cierra la tapa registro 12 ubicado en la parte superior del reactor con los dispositivos de accionamiento rápido. Los dispositivos de accionamiento rápido son dispositivos de sujeción, dentro de los cuales los preferidos son los sargentos, que facilitan abrir y cerrar de manera segura la tapa, y que soportan el empuje de la presión manteniendo la tapa de registro en su lugar.
El contenedor del reactor 1 es cargado con agua limpia y caliente a una temperatura que puede variar dentro de un rango de aproximadamente 50°C a aproximadamente 80°C. Se prefiere que esta agua caliente sea suministrada por un calentador solar 6. Enseguida se agrega cal como lechada, ya sea en forma de cal apagada, hidróxido de calcio o cal viva, oxido de calcio, en una proporción respecto al producto, que puede variar dentro de un rango de aproximadamente 1 a aproximadamente 20 partes por millón, dependiendo de la calidad del producto y de las características deseadas en el nixtamal a producir. Al haber agregado la cal, se cierra la tapa del registro. Después de haber agregado cal al contenedor con el producto y el agua caliente, y de haber cerrado la tapa, se agita la mezcla con aire comprimido por el compresor de aire 5, por un tiempo aproximado de entre aproximadamente 35 segundos a 120 segundos, más preferentemente entre aproximadamente 45 segundos a 90 segundos, y aún más preferentemente entre aproximadamente 50 segundos a aproximadamente 85 segundos, agitando así la mezcla producto- agua-cal con el fin de obtener una mezcla homogénea entre las partes. Igualmente, el aire comprimido es inyectado por medio del al menos un tubo. Se prefiere que la presión de aire comprimido sea en un rango entre aproximadamente 3 a aproximadamente 7 kilogramos por centímetro cuadrado.
Al terminarse el tiempo de agitado, se abre la válvula principal de combustible y se enciende el quemador de gas 7, ajusfando el flujo de gas con ayuda del rotámetro o medidor de flujo 8. El flujo de gas, claramente se ajusta con el fin de llegar a una temperatura determinada. A través de la cámara de combustión 9 se inyectan los gases de combustión hacia el reactor, rodeando al contenedor del reactor 1. Se pueden tener variantes en cuanto a la fuente de calor, tal como el uso de vapor de agua generado en una caldera externa o energía solar. El vapor puede ser vapor vivo al interior del tanque de presión o por intercambiadores de vapor interno. El calor se genera en la cámara de combustión, generando gases de combustión en un rango de temperatura de aproximadamente entre 500°C a 600°C. La cámara de combustión 9, se prefiere que sea un recipiente metálico diseñado para soportar temperaturas internas de hasta de 800°C, temperatura necesaria para asegurar el máximo de eficiencia de combustión del gas. La cámara de combustión 9 se encuentra aislada térmicamente con el fin de evitar pérdidas de calor y cuenta con un dispositivo para controlar el flujo de aire atmosférico a través de la misma. La cámara de combustión 9 puede ser metálica y soldada a la pared externa del reactor, específicamente a la pared inferior y al fondo del tanque metálico exterior 23 concéntrico. La cámara de combustión 9 dirige el flujo de gases calientes a una segunda cámara de transferencia de calor a través de un espacio anular comprendido entre la pared del contenedor del reactor 1 y el tanque externo 23, espacio ubicado y diseñado con un área para dirigir el flujo de gases a una velocidad tal y obtener la máxima transferencia de calor al interior del tanque de presión. El reactor tiene una capacidad de transferencia de calor al interior del tanque de presión de aproximadamente entre 1 ,800 a 2,200 BTU por hora por kilo de producto a procesarse. Se prefiere que la velocidad sea de entre aproximadamente 2 a aproximadamente 7 metros por segundo. El reactor cuenta con tres cámaras 5 adicionales de transferencia de calor al interior del tanque, formadas por mamparas direccionales 25 en forma de anillos concéntricos direccionales, en donde dichas mamparas direccionales pueden ser metálicas y soldadas a las paredes exterior e interior del contenedor del reactor 1 y el tanque externo 23, respectivamente. Cada cámara de transferencia de calor teniendo un espacio anular, espacio ubicados entre el contenedor del reactor 4 y el tanque externo 23 con el fin de direccionar el flujo de gases entre una cámara de transferencia de calor y la siguiente cámara hasta la salida de gases a la chimenea.
Se mantiene prendido el quemador 7 hasta que la temperatura dentro del reactor llegue a una temperatura que puede variar dentro de un rango de entre aproximadamente 60°C a aproximadamente 00°C.
Mientras el quemador 7 se encuentra encendido, los gases de combustión rodean al contenedor del reactor 1 , y se contienen por periodos adicionales rodeando al contenedor del reactor 1 , circulando entre el contenedor del reactor 1 y un tanque externo 23 al contenedor del reactor, en donde el tanque externo está provisto con unas aletas verticales 24 de calentamiento, diseñadas y ubicadas para aumentar la superficie de calentamiento y transferencia de calor, así como por mamparas direccionales 25 de los gases de combustión, que forman junto con la pared interna de la chaqueta y la externa del tanque de presión, un ducto para los gases de combustión entre la cámara de combustión y una chimenea 16 integrada al reactor, en donde dicha chimenea 16 permiten que los gases de combustión salgan del reactor a la atmósfera. Las mamparas direccionales 25 y las aletas verticales 24 funcionan de manera similar a los bailes en los hornos, permitiendo que los gases de combustión sean direccionados en sentidos específicos, o bien que los gases de combustión permanezcan un determinado tiempo en lugares específicos. Esto es, las mamparas direccionales 25 tienen la función de dirigir el flujo de gases, mientras que las aletas verticales 24 aumentan la transferencia de calor al interior del tanque del reactor, y por consiguiente a la combinación de producto, disminuyendo el tiempo de proceso y por ende, aprovechando de mejor manera el combustible. Esto es, tanto las aletas verticales 24 como las mamparas direccionales 25 son capaces de controlar el flujo de los gases y lograr una alta transferencia de calor al interior del contenedor del reactor 1 , con el fin de disminuir el tiempo de proceso y el consumo de combustible, reforzando a su vez estructuralmente el contenedor del reactor 1. El tanque externo 23 es concéntrico al contenedor del reactor 1 al estilo chaqueta, diseñado en sus dimensiones para que, junto con las mamparas direccionales 25 se cree un flujo de gases de combustión en el exterior del contenedor del reactor 1 a velocidad tal, que se maximice la transferencia de calor al interior del contenedor del reactor obteniendo de esta manera un tiempo mínimo de proceso y una alta eficiencia térmica que se traduce en un menor consumo de combustible.
Rodeando al tanque externo, se provee un medio de aislamiento térmico 19. El medio de aislamiento térmico 19 consiste preferiblemente en aproximadamente de 2.7 a 3.8 pulgadas de espesor de una fibra cerámica, protegida por una cubierta externa de acero inoxidable, sin embargo, otros medios de aislamiento térmicos pueden ser provistos. El medio de aislamiento térmico 19 es necesario para disminuir pérdidas de calor y optimizar la eficiencia térmica del reactor.
La chimenea 16 es necesaria para crear un flujo natural de aire inducido a través del quemador 7 y la cámara de combustión 9, en donde la chimenea 6 es indispensable para obtener una buena eficiencia de combustión y para mover los gases a través del tanque externo 23 hasta su salida a la atmósfera. Al obtener la temperatura deseada, se suspende la combustión del quemador, y se inicia un periodo de acondicionamiento de la humedad interna del producto que puede durar entre aproximadamente 10 y aproximadamente 60 minutos. Antes de terminar el lapso de tiempo para el acondicionamiento de la humedad interna del producto, se agita la mezcla dentro del contenedor del reactor I inyectando aire comprimido del compresor de aire 5. Específicamente, se prefiere que esta agitación durante el tiempo de acondicionamiento se lleve a cabo entre aproximadamente 7 a 4 minutos antes de terminar el tiempo de acondicionamiento. El aire comprimido es, igualmente, inyectado por el al menos un tubo. Se prefiere que la presión de aire comprimido sea en un rango entre aproximadamente 3 a aproximadamente 7 kilogramos por centímetro cuadrado. El tiempo aproximado de agitación es entre aproximadamente 35 segundos a 120 segundos, y más preferentemente entre aproximadamente 45 segundos a 90 segundos.
Al terminar con el periodo de acondicionamiento de la humedad interna del producto, se enciende de nuevo el quemador 7, repitiendo las operaciones de abrir la válvula principal de combustible, encender el quemador 7, ajustar el flujo de gas e inyectar los gases de combustión de tal manera que rodeen el contenedor del reactor 1. Sin embargo, en esta ocasión, se mantiene encendido el quemador 7 hasta que la temperatura dentro del rector se encuentre en algún punto dentro de un rango de entre aproximadamente 103°C a aproximadamente 130°C y/o una presión interior dentro de un rango de entre aproximadamente 0.2 kg/cm2 a aproximadamente 2.2 kg/cm2. Cuando se llega a la temperatura requerida se apaga el quemador 7.
Al obtener la temperatura deseada en el segundo tiempo de calentamiento, se apaga el quemador 7 y se inicia un segundo periodo de acondicionamiento interno de calor y humedad por un tiempo que puede variar dentro de un periodo de aproximadamente 5 a aproximadamente 50 minutos, según el maíz que se esté procesando y las características deseadas en el nixtamal.
Terminado el segundo periodo de acondicionamiento se procede a abrir la válvula de vapor 11 con el fin de disminuir la presión interna del contenedor del reactor 1. Una vez que la presión interna del contenedor del reactor 1 es igual a la presión atmosférica, se abre la tapa registro 12 y se extrae, a través del registro el recipiente que contiene la muestra de la ahora mezcla de producto. Se compara el peso de la muestra contra un peso deseado. Si el peso de la muestra no es equivalente al peso deseado, se repite, al menos parcialmente el periodo de acondicionamiento interno de calor y humedad por un tiempo determinado de acorde al peso de la nuestra y el peso deseado. El periodo de acondicionamiento parcial, esencialmente significa que la tapa 12 se cierra nuevamente para continuar con una presión y un calor determinado. Específicamente, si el peso de la muestra no es el peso equivalente al peso deseado, se mantienen a los quemadores apagados pero si se mantiene un flujo de calor hacia el interior del reactor, en donde el flujo de calor es ocasionado por la inercia térmica del mismo reactor. El tiempo adicional con flujo de calor puede variar de segundos a horas, dependiendo del peso específico obtenido de la muestra. Alternamente, si el peso de la muestra es equivalente al peso deseado, se da por terminado el proceso. Al darse por terminado el proceso, se procede a enfriar el nixtamal obtenido en el proceso, descargando el nejayote a través de la válvula 17 y agregando agua tratada proveniente del tanque 13, en donde se prefiere que el tratamiento de agua sea. por medio de radiación de lámparas ultravioleta 14 y adicionada con gas ozono generado en un generador de ozono 15. El agua tratada disminuye la carga de microrganismos y como consecuencia, se obtiene un producto con mejor higiene y mayor duración. Esta agua tratada se utiliza como agua de enfriamiento. Simultáneamente el nixtamal es agitado con aire comprimido por medio del compresor de aire 5. La inyección de aire se lleva a cabo por el al menos un tubo. Se prefiere que la presión de aire comprimido sea en un rango entre aproximadamente 3 a aproximadamente 7 kilogramos por centímetro cuadrado. El tiempo aproximado de agitación es entre aproximadamente 35 segundos a 20 segundos, y más preferentemente entre aproximadamente 45 segundos a 90 segundos. Al obtener el nixtamal la temperatura requerida, se abre la válvula del drenaje 17 para tirar el agua de enfriamiento. Una vez drenada el agua de enfriamiento, se abre la válvula 10 para descargar el nixtamal por el fondo del reactor y transportarlo al molino de nixtamal. Al abrir la válvula 10, fluye internamente la mezcla cocida y enfriada por el fondo cónico del reactor y saliendo por la válvula 10, para ser transportado al molino en donde se convertirá en una masa, con la cual se producirán las tortillas.
Se prefiere que el contenedor del reactor 1 sea un cilindro metálico, en donde el cilindro puede ser vertical u horizontal, cerrado en la parte superior por la tapa de registro 12, en donde la tapa de registro 12 es de perfil toroesférica o elíptica y cerrado en la parte opuesta a la tapa de registro 12 por un cono diseñado de tal forma que se facilite la descarga del nixtamal y la descarga del agua residual del proceso. Las tres partes son preferentemente fabricadas en acero inoxidable u otro material capaz de resistir la presión y temperatura requerida en el proceso de fabricación del nixtamal. Igualmente, se prefiere que las tres partes cumplan con las especificaciones sanitarias de equipos de proceso de alimentos.
La tapa de registro 12 para accesar al interior del contenedor del reactor 1 , está equipado con los dispositivos de accionamiento rápido para abrir y cerrar el acceso al interior del contenedor del reactor 1 , tal como se explicó anteriormente. La tapa de registro 12 cuenta con un empaque especial para soportar altas temperaturas y evitar fugas de presión.
Se prefiere que el reactor cuente con un maniful 18 que conectado a la parte superior del reactor, y con la ayuda de varios instrumentos, permite el monitoreo de la presión temperatura interna en el contenedor del reactor 1 , y permite la descarga automática de seguridad de vapor y descarga manual de vapor. Es posible que el maniful este en conexión con instrumentos como un manómetro, termómetro, válvula de seguridad para descarga automática de vapor, válvula manual para descarga de vapor, entre otros.
El reactor puede usar como una fuente de la energía térmica total o complementaria, resistencias eléctricas ubicadas en las cámaras externas al tanque de presión o en el interior del tanque de presión.
Alteraciones de la estructura descrita en la presente, podrán ser previstas por aquellos con arte en la materia. Sin embargo, debe ser entendido que la presente descripción se relaciona con las modalidades preferidas de la invención, la cual es para propósitos ilustrativos solamente, y no debe ser construido como una limitación de la invención. Todas las modificaciones que no departan del espíritu de la invención están incluidas dentro del cuerpo de las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. En un reactor con un contenedor, un compresor de aire, un quemador de gas, una cámara de combustión, al menos dos válvulas de descarga y una chimenea de salida de gases, un proceso para la producción de nixtamal que comprende:
cargar el contenedor con una mezcla de un producto a nixtamalizar y agua; agitar la mezcla por medio de la inyección de aire del compresor de aire; separar residuos flotantes y descargar agua residual; ingresar agua caliente y limpia al contenedor e ingresar cal creando una mezcla producto-agua-cal; agitar la mezcla producto-agua-cal por medio de la inyección de aire del compresor de aire; encender el quemador hasta que se obtenga una temperatura objetivo en el contenedor del reactor; y apagar el quemador y acondicionar la humedad dentro del contenedor del reactor por un periodo de tiempo determinado, en donde previo al final del periodo de tiempo determinado, se procede a agitar la mezcla cocida de producto-aguacal por medio de la inyección de aire del compresor de aire.
2. El proceso de la reivindicación 1 , en donde el agua residual es descargada a un tanque, y en donde el proceso adicionalmente comprende recircular el agua residual por un filtro de arena y grava hasta clarificar el agua residual para su reúso.
3. El proceso de la reivindicación 1 , en donde el proceso además incluye los pasos:
comparar el tiempo transcurrido de acondicionar la humedad 5 en contra del tiempo objetivo; y si los tiempos son iguales, agitar la mezcla cocida producto-agua-cal por medio de la inyección de aire del compresor de aire.
4. El proceso de la reivindicación 1 , en donde el proceso además incluye los pasos de:
comparar si el número de ciclos es igual a los ciclos objetivos; y si los ciclos no son iguales, repetir los pasos de encender el quemador hasta que se obtenga una segunda temperatura objetivo en el contenedor del reactor; y apagar el quemador y acondicionar la humedad por segunda vez dentro del contenedor del reactor por un periodo de tiempo determinado, en donde previo al final del periodo de tiempo determinado, se procede a agitar la mezcla cocida de producto-agua-cal por medio de la inyección de aire del compresor de aire; si los ciclos son iguales, abrir al menos una válvula para permitir la salida de vapor.
5. El proceso de la reivindicación 4, en donde el producto incluye una muestra en un recipiente con un contenido específico de peso del producto, en donde el proceso además incluye el paso de comparar el peso de la muestra de la mezcla cocida de producto-agua-cal contra un peso deseado, y en caso de que los pesos no sean iguales, acondicionar la humedad dentro del contenedor del reactor por un periodo de tiempo determinado.
6. El proceso de la reivindicación 4, en donde la temperatura objetivo es de entre aproximadamente 60°C y 100°C, y en donde la segunda temperatura objetivo es de entre aproximadamente 103°C y 130°C.
7. El proceso de la reivindicación 4, en donde la agitación de la mezcla cocida producto-agua-cal se realiza entre aproximadamente 7 a 4 minutos antes de terminar el primer y segundo paso de acondicionar la humedad dentro del contenedor, y en donde los dos periodos de acondicionamiento duran aproximadamente entre 5 a 60 minutos.
8. El proceso de la reivindicación 1 , en donde la agitación de la mezcla producto-agua-cal dura por un tiempo aproximado de entre 35 segundos a 120 segundos, más preferentemente entre 20 aproximadamente 45 segundos a 90 segundos y aún más preferentemente entre aproximadamente 50 a aproximadamente 85 segundos, a una presión de aire comprimido aproximado de entre aproximadamente 3 a aproximadamente 7 kilogramos por centímetro cuadrado.
9. El proceso de la reivindicación 1 , en donde el proceso adicionalmente incluye
enfriar la mezcla cocida producto-agua-cal con agua tratada con lámparas ultra violeta y acondicionada con gas ozono, y simultáneamente, agitar la mezcla cocida producto-agua-cal por medio de la inyección de aire del compresor de aire.
10. Un reactor de operación no continua: diseñado para trabajar por cargas de producto a nixtamalizar que comprende:
un contenedor diseñado para trabajar a una presión superior a la presión atmosférica y a una alta temperatura, y de una tapa para la introducción de un producto a nixtamalizar, cai, y agua y formar una mezcla en dicho contenedor; un tanque externo que rodea al contenedor;
al menos un compresor de aire en conexión con el contenedor el cual emite aire comprimido hacia el interior del contenedor para llevar a cabo una agitación a la mezcla de maíz y cal;
una cámara de combustión en conexión con el tanque externo y en conexión con una fuente de calor, la cámara necesaria para crear una atmósfera interior de alta temperatura,
una chimenea de sección y altura suficiente para provocar un flujo de aire por inducción natural a través del reactor y la cámara de combustión;
al menos dos válvulas de descarga; y al menos dos cámaras de transferencia de calor al interior del tanque, cada cámara formada por una mampara direccional acoplada a la pared exterior e interior del contenedor y del tanque externo, respectivamente, en donde las mamparas direccionales están provistas con aletas verticales para mejorar la transferencia de calor hacia el interior del contenedor.
11. El reactor de la reivindicación 10, en donde el contenedor es un recipiente cilindrico metálico fabricado de acero inoxidable.
12. El reactor de la reivindicación 10, en donde la tapa comprende unos dispositivos de accionamiento rápido con el fin de cerrar la tapa con la fuerza necesaria para que evite la fuga de la presión interna y para que se evite pérdidas de calor y vapor del contenedor.
13. El reactor de la reivindicación 0, caracterizado porque la cámara de combustión se encuentra aislada térmicamente con el fin de evitar pérdidas de calor y cuenta con un dispositivo para controlar flujo de aire atmosférico a través de la misma.
14. El reactor de la reivindicación 10, caracterizado porque el tanque exterior se encuentra aislado térmicamente por fibra cerámica que a la vez se encuentra protegida por una cubierta metálica.
15. El reactor de la reivindicación 10, caracterizado porque comprende un maniful ubicado en la tapa superior y conectado con el interior del tanque de presión y en el cual se encuentran instalados varios instrumentos de medición y control indicadores necesarios para el control de las condiciones del proceso.
16. El reactor de la reivindicación 10, en donde la fuente de calor es una alimentación directa de vapor vivo al interior del tanque de presión o por intercambiadores de vapor interno.
17. El reactor de la reivindicación 10, que puede usar como una fuente de la energía térmica total o complementaria, resistencias eléctricas ubicadas en las cámaras externas al tanque de presión o en el interior del tanque de presión.
18. El reactor de la reivindicación 10, en donde el contenedor es un tanque de presión cilindrico vertical u horizontal que puede ser descargado por una parte inferior o por una parte superior.
19. El reactor de la reivindicación 10, en donde la mampara direccional es un anillo metálico concéntrico direccional que está soldado a la pared exterior e interior del contenedor y del tanque externo, respectivamente.
PCT/MX2014/000163 2013-10-14 2014-10-14 Proceso para el tratamiento térmico profundo del maíz, para la producción de nixtamal integral de alto rendimiento WO2015057048A1 (es)

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