WO2018206827A1 - Dispositivo y procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio Download PDF

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WO2018206827A1
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food product
continuous treatment
chamber
product according
temperature
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José Rafael CÁRDENAS GARCÍA
Francisco PLAZA RODRÍGUEZ
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Gea Westfalia Separator Ibérica, S.A.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
    • C11B1/06—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11B—PRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
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    • C11B1/06—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing
    • C11B1/08—Production of fats or fatty oils from raw materials by pressing by hot pressing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0042—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for foodstuffs

Definitions

  • the invention belongs to the field of machinery and processes for treating semi-finished products in the food industry. More specifically, it belongs to the field of machinery comprising heat exchangers and whipping mechanisms and to the field of heat and whipping procedures for said products.
  • the invention proposes as an alternative a device and method for continuous treatment of a food product that, although in the application for olive oil production obtains similar results in terms of oil extraction, allows the control and handling of many other variables of conditioning of the olive paste, with which it is possible to increase the quality of the final product, also reducing the process time and at a lower cost, both in the installation and in energy consumption.
  • the olive paste milkshake according to the invention replaces the traditional milkshake, matching its benefits and adding added values to this part of the process.
  • the invention reduces the beating time from the traditional 60-90 minutes to a quarter for productions of 100,000kg / day, this being the time it takes for the product to complete the route between the grinder mill and the decanter.
  • the temperature variation in the device of the invention can be done both positively and negatively, that is, the temperature of the pulp can be increased. olive to improve extractability, and the temperature can be lowered when necessary, for example, during the hottest months of the campaign, to obtain a higher quality of Extra Virgin Olive Oil (EVOO).
  • EVOO Extra Virgin Olive Oil
  • the invention allows savings in the traditional contributions of adjuvants such as microtalco and water.
  • Another advantage of the device of the invention is that it allows to create a controlled atmosphere where the process is carried out.
  • using the device of the invention in oil production improves the traditional process for the quality of EVOO without interfering with the amount of oil obtained.
  • a continuous treatment means a process without continuity solution, that is, that the food product is subjected to the treatment continuously, without the need for the treatment to be interrupted to carry it out.
  • the device for continuous treatment of the food product comprises:
  • tubular chamber comprising a first conduit for the entry of the food product and a second conduit for the exit of the food product, the tubular chamber being configured to pressurize the food product from the first conduit to the second conduit;
  • a whipping mechanism within the tubular chamber for beating the food product which comprises a rotating shaft and a plurality of blades along the rotating axis, the rotating axis being parallel to a longitudinal axis of the tubular chamber.
  • continuous treatment implies that the product passes through the tubular chamber from the first conduit to the second conduit uninterruptedly while the procedure is being carried out.
  • the device of the invention allows to execute the treatment without paralyzes.
  • the rotating shaft is configured to rotate at a speed between 20 and 70 rpm.
  • Figure 1 shows an elevation view of an embodiment of the device of the invention.
  • Figure 2 shows a perspective view of an embodiment of the device of the invention where the upper sub-chamber shows part of the interior.
  • Figure 3 shows a perspective view of an embodiment of the device of the invention.
  • Figures 4, 5 and 6 show graphs showing the temperature ( e C) in ordinates and the time in hours (h) in abscissa for the heat exchange procedure of the invention.
  • Figures 4, 5 and 6 illustrate the process for three samples T1, T2 and T3.
  • the device of the invention comprises the elements listed below: 1 Tubular chamber 1
  • FIG. 1 An embodiment of the device of the invention is shown in FIG. 1, which comprises a circulation circuit (121) of a thermal fluid that exchanges heat with the product to be treated, a passageway of the product and a whipping mechanism ( 30).
  • the thermal fluid can be service water.
  • the device illustrated in Figure 1 is a quick olive paste preparation device installed between the mill and the decanter.
  • the transition time between mill and decanter is reduced, since the device of the invention allows to adapt the temperature of the paste, as well as the coalescence of the oil in a completely dynamic way.
  • the device of the invention also allows a reduction in the amount of adjuvants used compared to that required in traditional water or micrototal addition treatments to facilitate extraction.
  • Coalescence is the possibility that two or more materials come together in a single body, which in the production of olive oil refers to the union of small oil drops to form larger and more easily removable ones.
  • Viscosity is also related to the extraction of olive oil: by achieving a decrease in viscosity by optimized temperature control and shaking, extractability increases.
  • the phenolic compounds are optimized, while the volatile compounds can be bounded better with the controlled atmosphere.
  • Olive oil is divided into the majority component (basically phenolic compounds that are triglycerides and constitute 99% by weight of the oil) and minority volatile components (more than 200 components that give it differentiation and healthy characteristics).
  • the device of the invention illustrated in Figure 2 comprises modules of three meters in length that can be coupled to achieve the appropriate size to the necessary production, both in series and in parallel, to optimize the space available in the mill.
  • the device of the invention is designed taking into account two facets.
  • a first facet dedicated to temperature control, and a second facet, dedicated to the shake of the product to be treated.
  • the device taking into account the first facet, the one dedicated to temperature control, the device comprises a flood chamber through which thermal fluid circulates.
  • the thermal fluid is air conditioning water, at a higher or lower temperature, depending on whether it is desired to provide or steal heat to the product to be treated.
  • the rotary whipping mechanism (30) is in contact with an olive paste.
  • This facet of the invention relative to the shake is focused on, on the one hand, beating the product to achieve a homogeneous temperature and, on the other, by means of the shaking movement, to help the viscosity decrease, favoring the coalescence of the oil.
  • the temperature variation is produced by heat exchange by convection and conduction between the thermal fluid and the product to be treated.
  • the thermal fluid is water and the product to be treated is olive paste.
  • the device of the invention it is possible to increase or decrease the temperature of the olive paste by means of a reception or contribution of heat between the olive paste and the water.
  • water circulates through an outer part of the tubular chamber (1) counterflow, that is, in the opposite direction to the circulation of the product to be treated, the olive paste in this embodiment.
  • the circulation circuit (121) is arranged in an outer part of the tubular chamber (1).
  • the water temperature is controlled according to the temperature of the olive paste at the exit of the device by means of an electrovalve device that allows the variation of the water temperature and, in turn, the temperature of the product to be treated (the olive paste).
  • the hot water solenoid valve remains open until the treated product reaches the set temperature. Once this temperature has been reached, this solenoid valve stops working and allows the recirculation of the water inside the tubular chamber (1) until said temperature drops and reconnects the solenoid valve that adds hot water until it reaches the requested temperature again.
  • the water flow can be regulated by means of three-way valves, allowing more or less passage depending on the need.
  • the water flow is regulated according to the heat exchange required to increase or decrease the heat exchanged according to the need of the process.
  • the regulation is carried out by means of three-way valves, and management means of the extraction plant or the product treatment device. If the need is to cool the olive paste, proceed in the same way, but with the cooling liquid, the water, at a lower temperature than the olive paste.
  • the tubular chamber (1) is isolated externally avoiding heat losses to the environment and allowing maximum use of caloric energy. Homoqenization of the product to be treated:
  • the homogeneity and coalescence of the product to be treated is achieved by the whipping mechanism (30) which has rotating parts in the tubular chamber (1) of the device of the invention.
  • These rotating parts consist of an axis (301) driven by motor-reducer and provided with blades (300) located alternately along the axis (301).
  • the blades (300) are positioned with inclination with respect to the axis (301) to facilitate a movement of the product in an axial component and also radially propel the product to be treated to facilitate the beating thereof.
  • the frequency of rotation of the shaft (301) can be modified by means of frequency inverters, producing a more or less energetic shake, according to the need at all times.
  • the traditional olive oil adjuvants such as water and microtalco, can be added through a second inlet (20).
  • the device and the process of the invention allow a saving in the amount of additives, which saves costs.
  • the amount required depends on the humidity with which the olive arrives at the mill, but the device and method of the invention, by achieving a much more optimized milkshake of the olive mass, allows reducing the proportion of water to be injected if necessary.
  • the amount of 02 that exists in the olive dough can be controlled, and thus prevent it from affecting the quality of the oil obtained.
  • This advantage is especially interesting for the production of high-end oils, since it is possible to minimize contact with 02 within the equipment, which results in more fruity and aromatic oils, and therefore with more minor components that differentiate them and makes They are of higher quality.
  • oxygen can also be introduced through an oxygen inlet (141) in cases where it is necessary.
  • the controls that can be carried out apart from the traditional ones are:
  • Thermal fluid temperature control which can be service water: the installed probes allow to know the instantaneous temperature of the thermal fluid. According to the embodiment of the invention, these probes are installed in the first inlet (1 1), constituted by the first temperature measuring means (1 10), in the intermediate zone, between the first tubular sub-chamber (1 A) and the second tubular sub-chamber (1 B), constituted by the fifth temperature measurement means (1 120), and at the first outlet (12), constituted by the second temperature measurement means (120).
  • the device of the invention comprises:
  • - sixth temperature measurement means (1 1 12) configured to measure a temperature of the product to be treated between the first tubular sub-chamber (1 A) and the second tubular sub-chamber (1 B).
  • the device of the invention comprises:
  • a first NIR sensor (161) configured to measure a fat content and a degree of moisture in the first duct (101);
  • a second NIR sensor (162) configured to measure a fat content and a degree of humidity in the second duct (102).
  • the device of the invention comprises:
  • a first oxygen sensor (131) configured to measure an amount of oxygen in the first duct (101);
  • a second oxygen sensor (132) configured to measure an amount of oxygen in the second conduit (102);
  • an oxygen inlet (141) configured to allow an introduction of oxygen into the first duct (101).
  • Figure 3 shows the location points of the different sensors and element inputs.
  • the food product is olive paste and the thermal fluid is water.
  • cleaning equipment can be adapted on site or Cleaning in
  • the cleaning is carried out by means of the circulation of water and solutions of hot chemical products through the equipment or pipe that works in contact with the products. Its physical, chemical and bacteriological action removes dirt and microorganisms from surfaces.
  • the device of the invention is sandwiched between the mill and the decanter inside the mill.
  • the feeding is done by a lobular pump to give continuity to the olive paste and is produced by the lower part of the device of the invention, where heat is exchanged counterflow with the thermal fluid, which can be water, to achieve the set temperature .
  • the output of treated product is from the top of the shaking device.
  • the intervention of any other element is not necessary, since the thrust of the lobular pump that feeds the device of the invention is capable of driving the paste to the decanter.
  • the device for continuous treatment of a food product is configured to be installed downstream of pumping means to move the food product through the first conduit (101), the tubular chamber (1) and the second conduit ( 102) directly to a decanter.
  • the process to be carried out is to heat the ground olive paste with bone that leaves the crusher so that it reaches the blender at the proper temperature.
  • This part of the process is the usual method of obtaining olive oil.
  • the heating time is detrimental to product quality and by an embodiment of the device of the invention reduces this time by using a heat exchanger provided with a mechanism beating (30) rotatable to heat approximately 17 to 27 and C, a flow of 4,000kg / h with domestic hot water. Additionally, the device of the invention also allows the reduction of the beating time.
  • the speed of the paddles adjustable by variator is between 20 and 30rpm, although the device of the invention allows to climb up to 70rpm.
  • wells for temperature probes are installed at the entrance to the first sub-chamber (1A), at the output of the first sub-chamber (1 A) and the output of the second sub-chamber (1 B).
  • the diameter of the first conduit (101), of the Connection between the first sub-chamber (1 A) and second sub-chamber (1 B) and the second conduit (102) is 5 "or 127mm to have a similar product speed in the connections and in the sub-chamber ( 1 A, 1 B).
  • the entry of product to be treated to the tubular chamber (1) is made through the bottom part of the exchanger.
  • shake tests are carried out in an oil mill.
  • the test consists of a comparison between a milkshake according to the invention and a traditional milkshake, focusing efforts on the amount of extra virgin oil obtained in both cases.
  • Whipping device of the invention comprising modules for forming a treatment length of 12 meters.
  • the study is carried out with the maximum similarity between the two processes, carrying out a homogenization of the olive batches, decanter production, centrifugal separation, as well as the addition of water and other elements that influence the separation.
  • GMS Fat content of olive paste on a dry basis, without moisture.
  • GMH Fat content of the olive paste in moist base, with moisture.

Abstract

Dispositivo y procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio que emplea el dispositivo que tiene: una cámara tubular (1) que tiene un primer conducto (101) para entrada del producto alimenticio y un segundo conducto (102) para salida del producto alimenticio, para mantener a presión el producto alimenticio desde el primer conducto (101) hasta el segundo conducto (102); un circuito de circulación (121) de fluido térmico en la cámara tubular (1) entre una primera entrada (11) de fluido térmico y una primera salida (12) de fluido térmico; un mecanismo de batido (30) dentro de la cámara tubular (1) para batir el producto alimenticio, que tiene un eje giratorio (301) y una pluralidad de palas (300) a lo largo del eje giratorio (301), siendo el eje giratorio (301) paralelo a un eje longitudinal de la cámara tubular (1).

Description

DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO PARA TRATAMIENTO CONTINUO DE UN
PRODUCTO ALIMENTICIO
Campo de la invención
La invención pertenece al campo de la maquinaria y procedimientos de tratamiento de productos semielaborados en la industria alimentaria. Más concretamente, pertenece al campo de la maquinaria que comprende intercambiadores de calor y mecanismos de batido y al campo de los procedimientos de intercambio de calor y batido de dichos productos.
Antecedentes de la invención
En el caso de los aceites de oliva, la necesidad de hacer aún más dinámico el actual proceso de extracción de aceites de oliva vírgenes y vírgenes extra, así como la tendencia a buscar mayor calidad en los productos finales, obliga a buscar nuevas alternativas en los puntos débiles de los procesos y equipos involucrados, y el batido de la pasta de aceituna es uno de los puntos más conflictivos en estos procesos. En los procedimientos conocidos se da una pérdida de tiempo en el ciclo de procesado y una merma en la calidad del producto final obtenido. Descripción de la invención
La invención propone como alternativa un dispositivo y procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio que, si bien en la aplicación para producción de aceite de oliva obtiene unos resultados similares en cuanto a extracción de aceite, permite el control y manejo de otras muchas variables de acondicionamiento de la pasta de aceituna, con lo que se consigue aumentar la calidad del producto final, disminuyendo además el tiempo de proceso y a menor coste, tanto en la instalación como en consumo energético.
Así, el batido de la pasta de aceituna según la invención, sustituye al batido tradicional igualando sus beneficios y aportando valores añadidos a esta parte del proceso.
La invención reduce el tiempo de batido de los 60-90 minutos tradicionales a una cuarta parte para producciones de 100.000kg/día, siendo este el tiempo que tarda el producto en realizar el recorrido completo entre el molino triturador y el decantador.
La variación de temperatura en el dispositivo de la invención se puede hacer tanto positiva como negativamente, es decir, se puede aumentar la temperatura de la pasta de aceituna para mejorar la extractabilidad, y se puede disminuir la temperatura cuando sea necesario, por ejemplo, durante los meses más calurosos de la campaña, para obtener una mayor calidad del Aceite de Oliva Virgen Extra (AOVE).
La invención permite conseguir un ahorro en las aportaciones tradicionales de coadyuvantes como microtalco y agua.
Otra ventaja del dispositivo de la invención es que permite crear una atmosfera controlada donde llevar a cabo el proceso.
Adicionalmente, utilizar el dispositivo de la invención en la producción de aceite, mejora el proceso tradicional en pro de la calidad para el AOVE sin interferir en la cantidad de aceite obtenido.
Un aspecto de la invención se refiere a un dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio. Por tratamiento continuo se entiende un proceso sin solución de continuidad, es decir, que el producto alimenticio es sometido al tratamiento de manera continuada, sin necesidad de que el tratamiento sea interrumpido para llevarlo a cabo. El dispositivo para tratamiento continuo del producto alimenticio comprende:
- una cámara tubular que comprende un primer conducto para entrada del producto alimenticio y un segundo conducto para salida del producto alimenticio, estando la cámara tubular configurada para mantener a presión el producto alimenticio desde el primer conducto hasta el segundo conducto;
- un circuito de circulación de fluido térmico en la cámara tubular entre una primera entrada de fluido térmico y una primera salida de fluido térmico;
- un mecanismo de batido dentro de la cámara tubular para batir el producto alimenticio, que comprende un eje giratorio y una pluralidad de palas a lo largo del eje giratorio, siendo el eje giratorio paralelo a un eje longitudinal de la cámara tubular.
Conforme a la estructura del dispositivo de tratamiento, puede verse que el tratamiento continuo implica que el producto atraviesa la cámara tubular desde el primer conducto hasta el segundo conducto ininterrumpidamente mientras se está llevando a cabo el procedimiento. En otras palabras, el dispositivo de la invención permite ejecutar el tratamiento sin paralizaciones.
Conforme a otras características de la invención:
- El eje giratorio está configurado para girar a una velocidad comprendida entre 20 y 70 rpm.
Breve descripción de las figuras
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado
10 siguiente:
La figura 1 muestra una vista en alzado de una realización del dispositivo de la invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de la invención donde la sub-cámara superior muestra parte del interior.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de una realización del dispositivo de la invención.
Las figuras 4, 5 y 6 muestran gráficas donde se representa la temperatura (eC) en ordenadas y el tiempo en horas (h) en abscisas para el procedimiento de intercambio de calor de la invención. Las figuras 4, 5 y 6 ilustran el proceso para tres muestras T1 , T2 y T3.
El dispositivo de la invención comprende los elementos listados a continuación: 1 Cámara tubular 1
101 Primer conducto
102 Segundo conducto
121 Circuito de circulación
1 1 Primera entrada
12 Primera salida
30 Mecanismo de batido
301 Eje giratorio
300 Palas
131 Primer sensor de oxígeno
132 Segundo sensor de oxígeno
141 Entrada de oxígeno
1 10 Primeros medios de medida de temperatura
120 Segundos medios de medida de temperatura
1 1 1 Terceros medios de medida de temperatura
1 12 Cuartos medios de medida de temperatura
1 A Primera sub-cámara tubular
1 B Segunda sub-cámara tubular
1 120 Quintos medios de medida de temperatura
1 1 12 Sextos medios de medida de temperatura 20 Segunda entrada
161 Primer sensor NIR
162 Segundo sensor NIR
170 Sensor de par
152 Viscosímetro
31 Cuentarrevoluciones
Descripción de un modo de realización de la invención
En la figura 1 se ilustra una realización del dispositivo de la invención que comprende en el interior un circuito de circulación (121 ) de un fluido térmico que intercambia calor con el producto a tratar, un conducto de paso del producto y un mecanismo de batido (30). El fluido térmico puede ser agua de servicio.
En una realización de la invención, el dispositivo ilustrado en la figura 1 , es un dispositivo rápido de preparación de pasta de aceituna instalado entre el molino y el decantador.
Dada la problemática actual en este punto mediante batido tradicional, se hace necesario diseñar distintos métodos para la preparación de la pasta de aceituna previa al decantador. En efecto, en el batido tradicional se genera una interrupción en el proceso de extracción de aceite de oliva virgen, que no puede ser continuo porque tiene lugar una etapa de batido en un depósito bañera a presión ambiente, que tras un periodo de batido es vaciada. El batido tradicional también conlleva una disminución de la calidad del aceite obtenido, pues en la etapa de batido en la bañera abierta, se produce una oxidación de la pasta de aceituna, lo que genera una pérdida de carga en el aceite obtenido.
Con el batido de la invención se reduce el tiempo de transición entre molino y decantador, ya que el dispositivo de la invención permite adaptar la temperatura de la pasta, así como la coalescencia del aceite de una forma completamente dinámica. El dispositivo de la invención permite además una reducción en la cantidad de coadyuvantes empleada frente a la requerida en los tratamientos tradicionales de adición de agua o microtalco para facilitar la extracción. La coalescencia es la posibilidad de que dos o más materiales se unan en un único cuerpo, que en la producción de aceite de oliva se refiere a la unión de gotas de aceite pequeñas para formar otras mayores y más fácilmente extraíbles.
Por otra parte, además de las funciones clásicas del batido tradicional, mediante el batido de la invención se pueden controlar factores que anteriormente debido a la dificultad y coste de las instalaciones, se hacía realmente complicado y quedaba casi relegado a ensayos en laboratorio. Dentro del dispositivo de batido de la invención se puede trabajar en atmósfera controlada, permitiendo conocer y manejar la cantidad de oxígeno en el interior del dispositivo de la invención.
Otro parámetro a controlar es la velocidad de rotación del mecanismo de batido interno, que, junto con el control de oxígeno, permite adaptar la viscosidad de la pasta de aceituna hasta el punto óptimo de separación en el decantador. La viscosidad también está relacionada con la extracción del aceite de oliva: al conseguir un descenso de la viscosidad por un control de la temperatura y batido optimizados, aumenta la extractabilidad.
Todos estos parámetros adicionales, no solo afectan a la extractabilidad del producto, sino que son realmente beneficiosos para mejorar la calidad del mismo. Mediante el manejo de la temperatura y la velocidad mecánica se optimizan los compuestos fenólicos, mientras que los compuestos volátiles se pueden acotar mejor con la atmósfera controlada. El aceite de oliva se divide en el componente mayoritario (básicamente compuesto fenólicos que son triglicéridos y constituyen el 99% en peso del aceite) y los componentes volátiles minoritarios (más de 200 componentes que le dan la diferenciación y las características saludables).
El dispositivo de la invención ilustrado en la figura 2, comprende módulos de tres metros de longitud que se pueden acoplar para conseguir el tamaño adecuado a la producción necesaria, tanto en serie como en paralelo, para optimizar el espacio disponible en la almazara.
Constructivamente el dispositivo de la invención está diseñado teniendo en cuenta dos facetas. Una primera faceta, dedicada al control de la temperatura, y una segunda faceta, dedicada al batido del producto a ser tratado.
Conforme a una realización de la invención teniendo en cuenta la primera faceta, la dedicada al control de temperatura, el dispositivo comprende una cámara inundable por la que circula fluido térmico. Conforme a una realización de la invención, el fluido térmico es agua de climatización, a mayor o menor temperatura, en función de si se quiere aportar o robar calor al producto a ser tratado.
Conforme a una realización de la invención teniendo en cuenta la segunda faceta, la dedicada al batido del producto a ser tratado, el mecanismo de batido (30) rotativo está en contacto con una pasta de aceituna. Esta faceta de la invención relativa al batido está enfocada a, por un lado, batir el producto para conseguir una temperatura homogénea y, por otro, mediante el movimiento del batido, ayudar a la disminución de la viscosidad, favoreciendo la coalescencia del aceite. Variación de Temperatura:
La variación de temperatura se produce mediante intercambio de calor por convección y conducción entre el fluido térmico y el producto a ser tratado.
En una realización preferida, el fluido térmico es agua y el producto a ser tratado es pasta de aceituna. Mediante el dispositivo de la invención, se consigue aumentar o disminuir la temperatura de la pasta de aceituna mediante una recepción o aportación de calor entre la pasta de aceituna y el agua.
Conforme a una realización de la invención, el agua circula por una parte exterior de la cámara tubular (1 ) a contraflujo, es decir, en sentido contrario al de la circulación del producto a ser tratado, la pasta de aceituna en esta realización. Conforme a esta realización, el circuito de circulación (121 ) está dispuesto en una parte exterior de la cámara tubular (1 ).
La temperatura del agua se controla en función de la temperatura de la pasta de aceituna a la salida del dispositivo mediante un dispositivo de electroválvulas que permiten la variación de la temperatura del agua y, a su vez, de la temperatura del producto a ser tratado (la pasta de aceituna). En el caso de querer aportar calor al agua, la electroválvula de agua caliente permanece abierta hasta que el producto tratado alcanza la temperatura en consigna. Una vez llegada a esta temperatura, esta electroválvula deja de actuar y permite la recirculación del agua dentro de la cámara tubular (1 ) hasta que dicha temperatura descienda y vuelva a conectar la electroválvula que añade agua caliente hasta llegar de nuevo a la temperatura solicitada.
Por otro lado, el caudal del agua puede ser regulado mediante válvulas de tres vías, permitiendo más o menos paso en función de la necesidad. El caudal de agua se regula en función del intercambio de calor requerido para aumentar o disminuir el calor intercambiado según la necesidad del proceso. La regulación se realiza mediante válvulas de tres vías, y medios de gestión de la planta de extracción o del dispositivo de tratamiento del producto. En caso de que la necesidad sea el enfriamiento de la pasta de aceituna, se procede de la misma forma, pero con el líquido de refrigeración, el agua, a menor temperatura que la pasta de aceituna.
Para permitir la transferencia de temperatura a toda la pasta de aceituna, se provoca que el movimiento de la pasta de aceituna en el interior de la cámara tubular (1 ) tenga una componente en sentido transversal, aumentando la cantidad de pasta de aceituna en contacto con la superficie calefactada/refrigerada.
Para aumentar la eficiencia en cuanto a transferencia calor y conseguir variaciones de temperatura más rápidas, la cámara tubular (1 ) se aisla exteriormente evitando pérdidas de calor hacia el ambiente y permitiendo el máximo aprovechamiento de la energía calórica. Homoqenización del producto a ser tratado:
La homogeneidad y la coalescencia del producto a ser tratado se consigue mediante el mecanismo de batido (30) que tiene partes rotativas en la cámara tubular (1 ) del dispositivo de la invención.
Estas partes rotativas consisten en un eje (301 ) accionado por motor-reductor y dotado de palas (300) situadas de forma alterna a lo largo del eje (301 ). Las palas (300) se colocan con inclinación respecto al eje (301 ) para facilitar un movimiento del producto en una componente axial y también impulsar radialmente el producto a ser tratado para facilitar el batido del mismo.
Mediante variadores de frecuencia se puede modificar la velocidad de rotación del eje (301 ), produciendo un batido más o menos enérgico, según la necesidad en cada momento.
Para aumentar las posibilidades de adecuación de la pasta de aceituna y por medio de conexiones en el primer conducto (101 ), se pueden añadir los tradicionales coadyuvantes del aceite de oliva, como agua y microtalco, a través de una segunda entrada (20). El dispositivo y el procedimiento de la invención permiten un ahorro en la cantidad de aditivos, lo que supone un ahorro de costes.
En cuanto al aporte de agua, la cantidad necesaria depende de la humedad con la que llegue la aceituna al molino, pero el dispositivo y procedimiento de la invención, al conseguir un batido mucho más optimizado de la masa de aceituna, permite reducir la proporción de agua a inyectar en caso de ser necesaria.
En la calidad hay una mejora considerable al tener más control sobre las variables de oxidación que intervienen en el procedimiento. Mediante el dispositivo y procedimiento de la invención se puede controlar la cantidad de 02 que existe en la masa de aceituna, y de esta forma evitar que incida en la calidad del aceite obtenido. Esta ventaja resulta especialmente interesante para la producción de aceites de alta gama, ya que se puede minimizar el contacto con 02 dentro del equipo, lo que redunda en aceites más frutados y aromáticos, y por tanto con más componentes minoritarios que los diferencien y hace que sean de mayor calidad.
Por otro lado, también puede introducirse oxígeno a través de una entrada de oxígeno (141 ) en los casos en los que sea necesario. Los controles que se pueden llevar a cabo aparte de los tradicionales son:
Control de temperatura de fluido térmico, que puede ser agua de servicio: las sondas instaladas permiten conocer la temperatura instantánea del fluido térmico. Según la realización de la invención, estas sondas están instaladas en la primera entrada (1 1 ), constituidas por los primeros medios de medida de temperatura (1 10), en la zona intermedia, entre la primera sub-cámara tubular (1 A) y la segunda sub-cámara tubular (1 B), constituidas por los quintos medios de medida de temperatura (1 120), y en la primera salida (12), constituidas por los segundos medios de medida de temperatura (120).
Control de temperatura de producto: al igual que en el fluido térmico, se mide la temperatura del producto en cada punto relevante de la instalación, permitiendo adaptar en base a estos parámetros la temperatura del fluido térmico. Así, según la realización de la invención, el dispositivo de la invención comprende:
- terceros medios de medida de temperatura (1 1 1 ) configurados para medir una temperatura del producto a ser tratado en el primer conducto (101 );
- cuartos medios de medida de temperatura (1 12) configurados para medir una temperatura del producto tratado en el segundo conducto (102);
- sextos medios de medida de temperatura (1 1 12) configurados para medir una temperatura del producto a ser tratado entre la primera sub-cámara tubular (1 A) y la segunda sub-cámara tubular (1 B).
Control Near-lnfrared (NIR) a la entrada y salida de producto para medir contenido graso y humedad: mediante esta medición se puede determinar la cantidad de agua a añadir a la pasta. La espectroscopia Fouríer Transform Near-lnfrared (FT-NIR) mide la interacción de luz infrarroja cercana con una muestra en todas las longitudes de onda de ese rango espectral, generando una huella dactilar química, también llamada espectro. Este espectro NIR resultante muestra las bandas de absorción principalmente de los grupos C-H, N-H y O-H, haciendo que la espectroscopia NIR sea la primera elección para el análisis de materiales orgánicos tales como semillas oleaginosas y aceites comestibles. Así, según la realización de la invención, el dispositivo de la invención comprende:
- un primer sensor NIR (161 ) configurado para medir un contenido graso y un grado de humedad en el primer conducto (101 );
- un segundo sensor NIR (162) configurado para medir un contenido graso y un grado de humedad en el segundo conducto (102).
- Control de Oxígeno: insertados en los conductos de alimentación y salida de producto. Se puede medir la cantidad del oxígeno y variar la cantidad en consecuencia. Así, según la realización de la invención, el dispositivo de la invención comprende:
- un primer sensor de oxígeno (131 ) configurado para medir una cantidad de oxígeno en el primer conducto (101 );
- un segundo sensor de oxígeno (132) configurado para medir una cantidad de oxígeno en el segundo conducto (102);
- una entrada de oxígeno (141 ) configurada para permitir una introducción de oxígeno en el primer conducto (101 ).
- Control de par en los motor-reductores que accionan el eje giratorio (301 ) para conocer el estado de viscosidad durante todo el proceso mediante un sensor de par (170).
- Control de la viscosidad mediante un viscosímetro (152): se controla el producto a la salida de la cámara tubular (1 ) obteniendo el estado del producto final.
- Control de velocidad de giro del mecanismo de batido (30) mediante un cuentarrevoluciones (31 ).
En la figura 3 se pueden observar los puntos de ubicación de los distintos sensores y entradas de elementos.
Como se ha indicado anteriormente, en realizaciones concretas de la invención, el producto alimenticio es pasta de aceituna y el fluido térmico es agua.
Sistema de limpieza:
Adicionalmente se puede adaptar un equipo de limpieza in situ o Cleaning in
Place (CIP) para garantizar la limpieza de la instalación evitando la contaminación de las siguientes partidas de aceituna, explicación Este equipo de limpieza in situ o CIP permite limpiar una instalación sin desmontar ningún equipo ni tubería.
La limpieza se lleva a cabo mediante la circulación de agua y disoluciones de productos químicos calientes a través del equipo o tubería que trabaja en contacto con los productos. Su acción física, química y bacteriológica elimina la suciedad y los microorganismos de las superficies.
Instalación v Proceso:
En la realización en la que el producto a ser tratado es pasta de aceituna, el dispositivo de la invención se encuentra intercalado entre el molino y el decantador dentro de la almazara. La alimentación la realiza una bomba lobular para dar continuidad a la pasta de aceituna y se produce por la parte inferior del dispositivo de la invención, donde se va intercambiando calor a contraflujo con el fluido térmico, que puede ser agua, para conseguir la temperatura consignada. La salida de producto tratado es por la parte superior del dispositivo de batido.
En caso de ser necesarios por motivos de producción más metros de batido, se puede añadir tramos adicionales, acoplados en serie o en paralelo, en función del espacio disponible en la almazara, estando fijados los tramos mediante una bancada que aporta estabilidad a la estructura.
En cuanto a la salida del producto y alimentación al decantador, no es necesaria la intervención de ningún elemento más, ya que el propio empuje de la bomba lobular que alimenta al dispositivo de la invención es capaz de impulsar la pasta hasta el decantador.
En otras palabras, el dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio está configurado para ser instalado aguas abajo de medios de bombeo para desplazar el producto alimenticio a través del primer conducto (101 ), de la cámara tubular (1 ) y del segundo conducto (102) directamente hasta un decantador.
Descripción del proceso
En una realización de la invención, el proceso a realizar consiste en calentar la pasta molida de aceituna con hueso que sale de la trituradora para que llegue a la batidora a la temperatura adecuada. Esta parte del proceso es la habitual en los métodos de obtención de aceite de oliva.
El tiempo de calentamiento perjudica a la calidad del producto y mediante una realización del dispositivo de la invención se reduce este tiempo empleando un intercambiador de calor provisto de un mecanismo de batido (30) rotativo para calentar aproximadamente de 17 a 27eC, un caudal de 4.000kg/h con agua caliente sanitaria. Adicionalmente, el dispositivo de la invención también permite la reducción del tiempo de batido.
En una realización de la invención, la velocidad de las palas regulable por variador está entre 20 y 30rpm, si bien el dispositivo de la invención permite subir hasta 70rpm.
En una realización de la invención, se instalan unos pocilios para sondas de temperatura en la entrada a la primera sub-cámara (1A), en la salida de la primera sub- cámara (1 A) y la salida de la segunda sub-cámara (1 B).
En una realización de la invención, el diámetro del primer conducto (101 ), de la conexión entre la primera sub-cámara (1 A) y segunda sub-cámara (1 B) y del segundo conducto (102) es de 5" o 127mm para tener una velocidad de producto similar en las conexiones y en las sub-cámara (1 A, 1 B).
En una realización de la invención, la entrada de producto a ser tratado a la cámara tubular (1 ) se hace por la parte inferior del intercambiador.
Ensayo en almazara
Durante la campaña 2016/2017 se realizan pruebas de batido en una almazara. El ensayo consiste en una comparativa entre un batido según la invención y un batido tradicional, centrando los esfuerzos en la cantidad de aceite virgen extra obtenido en ambos casos.
Los elementos utilizados para el estudio son los tradicionales para la extracción de aceite de oliva virgen:
Molino de Martillos.
Dispositivo de batido de la invención que comprende módulos para conformar una longitud de tratamiento de 12 metros.
Batidora tradicional de eje vertical (3000 kg)
Decantador GEA Westfalia VCC-458-08-30
Centrifugadora vertical VSD-25-02-007
El estudio se lleva a cabo con la máxima semejanza entre ambos procesos, realizando una homogenización de los lotes de aceituna, producción en decantador, separación en centrífuga, así como de la adición de agua y otros elementos que influyen en la separación.
Se procesan dos lotes semejantes, uno destinado a batido según la invención y otro para batido tradicional, de 12341 kg y 12461 kg respectivamente. Durante el proceso se realizan diferentes muestras para su posterior análisis en laboratorio que se incluyen Tablas 1 y 2. Las muestras se toman con un espacio de tiempo de 1 hora cada una (T1 , T2 y T3) además de una muestra mezcla de otras tomadas en intervalos de 15 minutos con los siguientes resultados:
Figure imgf000012_0001
GMH (%) 21 ,81 3,15 3,65 3,23 3,66 kg procesados 12341 EFICACIA (%) 74,46 kg aceite obtenido 2005 RDTO. (%) 16,24
Tabla 1 . Resultados de las muestras analizadas durante el proceso con batido de la invención
Figure imgf000013_0001
Tabla 2. Resultados de las muestras analizadas durante el proceso con batido tradicional
Donde:
GMS: Contenido graso de la pasta de aceituna en base seca, sin humedad.
GMH: Contenido graso de la pasta de aceituna en base húmeda, con humedad. Como se deduce de las tablas, el potencial del batido de la invención es muy grande en cuanto a extracción del aceite, obteniendo resultados similares en ambos casos.
En cuanto a la transferencia de temperatura en ambos ensayos, se puede observar en las gráficas de las figuras 4, 5 y 6 la variación de temperatura entre el agua de calefacción y la pasta de aceituna. Se puede comprobar cómo se produce un intercambio de temperatura efectivo en condiciones de alimentación con agua caliente en T1 y T3 y cómo se mantiene en T2 este intercambio durante el periodo de recirculación del agua de servicio en un tiempo que supone una cuarta parte del empleado mediante batidora tradicional.

Claims

REIVINDICACIONES
1 . Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio, caracterizado por que comprende:
- una cámara tubular (1 ) que comprende un primer conducto (101 ) para entrada del producto alimenticio y un segundo conducto (102) para salida del producto alimenticio, configurada para mantener a presión el producto alimenticio desde el primer conducto (101 ) hasta el segundo conducto (102);
- un circuito de circulación (121 ) de fluido térmico en la cámara tubular (1 ) entre una primera entrada (1 1 ) de fluido térmico y una primera salida (12) de fluido térmico;
- un mecanismo de batido (30) dentro de la cámara tubular (1 ) para batir el producto alimenticio, que comprende un eje giratorio (301 ) y una pluralidad de palas (300) a lo largo del eje giratorio (301 ), siendo el eje giratorio (301 ) paralelo a un eje longitudinal de la cámara tubular (1 ).
2. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según la reivindicación 1 , caracterizado por que el eje giratorio (301 ) está configurado para girar a una velocidad comprendida entre 20 y 70 rpm.
3. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -2 caracterizado por que comprende:
- un primer sensor de oxígeno (131 ) para medir una cantidad de oxígeno en el primer conducto (101 );
- un segundo sensor de oxígeno (132) para medir una cantidad de oxígeno en el segundo conducto (102);
- una entrada de oxígeno (141 ) para permitir una introducción de oxígeno en el primer conducto (101 ).
4. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -3 caracterizado por que:
- el circuito de circulación (121 ) está formado por una cámara inundable en la cámara tubular (1 ).
5. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4 caracterizado por que la cámara tubular (1 ) está configurada para que el fluido térmico y el producto alimenticio circulen en contraflujo.
6. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -4 caracterizado por que la primera entrada (1 1 ), la primera salida (12), el circuito de circulación (121 ), el primer conducto (101 ) y el segundo conducto (102) están dispuestos en la cámara tubular (1 ) para que el fluido térmico y el producto alimenticio circulen en contraflujo.
7. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -6 caracterizado por que el circuito de circulación (121 ) está dispuesto en una parte exterior de la cámara tubular (1 ).
8. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -7 caracterizado por que comprende:
- primeros medios de medida de temperatura (1 10) configurados para medir una temperatura del fluido térmico en la primera entrada (1 1 );
- segundos medios de medida de temperatura (120) configurados para medir una temperatura del fluido térmico en la primera salida (12);
- terceros medios de medida de temperatura (1 1 1 ) configurados para medir una temperatura del producto alimenticio en el primer conducto (101 );
- cuartos medios de medida de temperatura (1 12) configurados para medir una temperatura del producto alimenticio en el segundo conducto (102).
9. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -8 caracterizado por que la cámara tubular (1 ) comprende:
- una primera sub-cámara tubular (1 A);
- una segunda sub-cámara tubular (1 B) dispuesta en serie con la primera sub-cámara tubular (1 A);
- quintos medios de medida de temperatura (1 120) configurados para medir una temperatura del fluido térmico entre la primera sub-cámara tubular (1 A) y la segunda sub-cámara tubular (1 B);
- sextos medios de medida de temperatura (1 1 12) configurados para medir una temperatura del producto alimenticio entre la primera sub-cámara tubular (1A) y la segunda sub-cámara tubular (1 B).
10. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -8 caracterizado por que comprende una segunda entrada (20) configurada para permitir un suministro de aditivos a la cámara tubular (1 ).
1 1 . Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -10 caracterizado por que las palas (300) están colocadas con inclinación respecto al eje giratorio (301 ).
12. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -1 1 caracterizado por que comprende:
- un primer sensor NIR (161 ) configurado para medir un contenido graso y un grado de humedad en el primer conducto (101 );
- un segundo sensor NIR (162) configurado para medir un contenido graso y un grado de humedad en el segundo conducto (102).
13. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -12 caracterizado por que comprende un motor-reductor para accionar el eje giratorio (301 ) y un sensor de par (170) para medir un par de accionamiento del motor-reductor.
14. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -13 caracterizado por que comprende un viscosímetro (152) para medir una viscosidad del producto alimenticio en el segundo conducto (102).
15. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -14 caracterizado por que comprende un cuentarrevoluciones (31 ) para medir una velocidad de giro del mecanismo de batido (30).
16. Dispositivo para tratamiento continuo de un producto alimenticio según cualquiera de las reivindicaciones 1 -15 caracterizado por que está configurado para ser instalado aguas abajo de medios de bombeo para desplazar el producto alimenticio a través del primer conducto (101 ), de la cámara tubular (1 ) y del segundo conducto (102) hasta un decantador.
17. Procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio en un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 -16 caracterizado por que el fluido térmico es agua.
18. Procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio según la reivindicación 17 caracterizado por que el producto alimenticio es pasta de aceituna.
19. Procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio según la reivindicación 18 caracterizado por que comprende añadir aditivos que comprenden coadyuvantes del aceite de oliva.
20. Procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio según la reivindicación 19 caracterizado por que los aditivos comprenden agua y microtalco.
21 . Procedimiento para tratamiento continuo de un producto alimenticio según la reivindicación 20 caracterizado por que el microtalco es añadido en una proporción comprendida entre un 0,15% y un 0,5% en peso.
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