WO2019048716A1 - Tapón, máquina y procedimiento para procesado por altas presiones - Google Patents

Tapón, máquina y procedimiento para procesado por altas presiones Download PDF

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Raúl LOPEZ ONDEVILLA
Rubén GARCÍA REIZABAL
Santiago TÁRRAGO MINGO
Andrés Felipe HERNANDO SÁIZ
Wouter Nicolaas Andries BURGGRAAF
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Hiperbaric, S.A.
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Definitions

  • the present invention pertains to the apparatus and methods of high pressure processing of substances known as "pumpable”, in particular but not limited to fluids such as beverages, cosmetics, etc. BACKGROUND OF THE INVENTION
  • the high pressure processing (HPP: High Pressure Processing) is a technology that at pressures higher than 4,000 bar manages to reduce the microbial load, without altering the characteristics of the processed product.
  • HPP equipment known for the treatment of liquids or other substances by high pressure is based on the processing of the product previously arranged in flexible containers, for example bottles.
  • the classical form of high-pressure processing is carried out in batches, that is, by a discrete and non-continuous process. Initially, the products inside their final flexible packaging are loaded in containers (rigid plastic) that are introduced in a steel vessel, which is then filled with water (the remaining space, since there are empty spaces between the containers) .
  • the pressure is transmitted to the products through the pressurization fluid, generally water, being a pressure that is transmitted equally and instantaneously to all points of the product.
  • the filling coefficient of the vessels is low, between 40% and 60%, depending on the geometry of the vessel. container and the diameter of the vessel. From all the above mentioned it can be concluded that, the main advantage of batch processing is the absence of subsequent contamination of the product, since from the beginning it is in its final packaging. On the contrary, the main disadvantage is that the low filling coefficient limits the productivity of traditional high-pressure processing equipment.
  • Other disadvantages of the batch process are the need to use flexible containers that withstand the effect of high pressures (the use of materials such as glass is not possible), as well as the handling thereof for the loading and unloading of the HPP machine. .
  • the object of the present invention is to provide a stopper for a high-pressure processing machine that solves the aforementioned drawbacks, which will make it possible to process pumpable substances in a flexible bag located inside the vessel.
  • said plug meets the design requirements hygienic and sealing at very high pressure, allowing the cleaning of its internal ducts, which guarantees the absence of contamination of the processed product that must pass through said ducts at the end of the process.
  • the stopper is located at one end of a machine that has a high pressure vessel and allows the filling and emptying of a flexible bag (located inside), in which the pressurization of the product of interest takes place.
  • It comprises a conduit for the passage of a pressure transmission fluid, another conduit for the entry and exit of product to be processed in the bag and a seat valve with a male and a female seat to allow or prevent the passage of the product towards / from the bag.
  • a rod attached to the male seat and generally actuated by an actuator is placed inside the filling / emptying duct to close and open the valve.
  • the stem has an internal conduit attached to a chamber of cleaning agent so that while the product is being processed inside the bag, the filling / emptying duct remains under a bath of cleaning agent.
  • the invention also relates to a high-pressure processing machine (1,000-10,000 bar) that includes said plug and a pressurization process by said machine.
  • the machine thus conceived, which would reach a high filling coefficient of up to 90-95%, would fulfill the objective of inactivating microorganisms and / or modifying properties of perishable liquid / pumpable products (such as beverages, food, cosmetic / pharmaceutical products, etc.). .), maintaining hygiene at all points of the machine and the process.
  • Figure 1 is a schematic of the high pressure processing machine incorporating the plug of the invention.
  • Figure 2 shows the plug of the invention (product plug).
  • Figures 3a-3c show the product plug during the steps of filling and emptying the bag and cleaning the conduit
  • Figure 4 is a detail of the anchoring system of the bag to the stopper.
  • Figure 5 shows a cross section of the stopper, vessel and bag elements during the various steps of the treatment process carried out with the machine.
  • FIG 1 the schematic of a machine incorporating the plug of the invention is shown. It comprises a product source to be pressurized 1, which is temporarily stored in a tank 22 and is transferred through a pipeline circuit and through the product plug 5a to a flexible bag 6 located inside a high pressure vessel 4. provided with two openings at the ends 4a and 4b.
  • a pressure transmitting fluid generally water
  • the fluid will exert the defined pressure in the process (around 6,000 bar for most recipes).
  • the pressure will be maintained for a certain time and once the process is completed, one or more discharge valves 3 will cause the pressure inside the vessel 4 to be reduced to atmospheric pressure.
  • the product plug 5a which is the actual invention, separates the zone in which high-pressure processing takes place in the area that must always be sanitized, since the product once "sanitized" (processed and therefore free of microorganisms) leaves the flexible bag through the same conduit that entered unprocessed (and therefore possibly contaminated initially with microorganisms) and should ensure the absence of contamination at this stage.
  • the plug of the invention 5a has an internal filling and emptying duct 13 for the product to be pressurized, in addition to the duct for the pressure transmission fluid 20.
  • a seat valve 7 at the end of the plug in contact with the bag 6 prevents the filling and emptying duct 13 from being subjected to high pressure during the HPP cycle (all stages of the processing by high pressures).
  • the existence of this valve makes the filling duct, which is the same for the emptying, can be designed with hygienic design standards and consequently it is easy to clean effectively during the pressure maintenance stage of the HPP cycle.
  • the valve 7 consists of a male seat 8 and a female seat 10 both made of a corrosion resistant material with an elastic limit higher than 600MPa, to be able to withstand pressures greater than 6000 bar, such as for example 15-5PH H900 or steel 13.8 Mo H1000.
  • the seat angle is between 60 ° and 100 °.
  • the closing and opening of the valve 7 is produced by the translation of a rod
  • the valve 7 of the plug 5a is opened (figure 3a).
  • the product is in a reservoir 22 and is transmitted through a three-way valve 28 to the internal filling and emptying duct of the cap 13.
  • the product is passed through a filter 23 in case it is necessary to eliminate nuggets , pulp, or other particles, which helps not to leave any solid particles in the valve seats that could damage the sealing capacity, since the filtered product sweeps and cleans the particles.
  • the actuator moves the rod 11 and the valve closes (figure 3b).
  • a deposit is then opened with cleaning agent 24 (peroxide, steam or other compound with disinfecting action) located on the outside of the vessel.
  • the cleaning agent enters the plug thanks to the action of a pump 29 and, through a conduit 32 in the product plug, it reaches a chamber 12 and the rod 11.
  • the rod 1 1 has holes and a conduit 1 1a in your interior so that the cleaning agent enters through the holes and circulates inside the stem to the end where the male seat 8 is, leaving it through other holes. In this way the internal product filling / emptying duct 13 is cleaned and the agent returns to the external three-way valve 28, which leads it towards a drainage 31.
  • the chamber 12 at the end of the duct 32 through which the agent enters. cleaning has a length sufficient to keep clean the portion of the rod 1 1 that enters the duct 13 when the valve is opened. This keeps the part of the shank that enters the clean zone continuously in a bath of cleaning agent to guarantee the hygiene of the same when the valve is operated.
  • the components of the conduit 13 are preferably made of austenitic stainless steel. These materials have a high resistance to corrosion against certain liquid substances such as juices or other low pH foods. This conduit 13 helps to protect the structural material of the plug as it avoids its direct contact with the product to be pressurized.
  • the plug is preferably made of stainless steels with an elastic limit higher than 900 MPa, preferably greater than 1000 MPa, which have a worse resistance to corrosion than austenitic steels.
  • the different parts of the duct 13 are joined by hygienic joints on which it is necessary to maintain a certain tension to guarantee the tightness.
  • the stopper undergoes deformations under pressure that could not be absorbed by the elements 13, 12 and 15 without the inclusion of an elastic element, such as springs or an elastomer.
  • the elastic elements 14 placed in the distal end of the cap absorb the deformations of the cap due to pressure and also maintain at all times the hygienic joints of the conduit 13 with the necessary tension to ensure tightness .
  • a connector 17 (figure 3 and figure 4) adapted to connect the flexible bag 6.
  • the bag 6 is provided with a flexible female connector 17.2 solidary this.
  • the connector 17.2 joins a male connector 17.1 fixed to the cap, by means of a joining flange 17.5 of preferably plastic material and to a fastening piece 17.4 to which a hose, pipe or other system facilitating the emptying of the bag can be connected.
  • the male connector 17.1 is in turn in contact with the female seat 10 and this, in turn, is in contact with the internal filling / emptying duct 13.
  • Parts 17.1, 10 and 13 can in some cases be a single piece .
  • an elastomeric joint 17.3 is placed between the male connector 17.1 and the female 17.2 to ensure the tightness in the phases of the cycle in which there is no high external pressure to the bag, that is, during the filling phase with product of the bag and during the extraction phase of the treated product from the bag.
  • This joint 17.3 receives the closing pressure necessary to confer the tightness to the connection.
  • all the pieces that constitute the union begin to reduce their volume as a result of it.
  • the connector of the bag 17.2 is compressed more and more against the male connector of the plug 17.1 which, being metallic, hardly reduces its volume, achieving a plastic-metal closure.
  • the elastomeric joint 17.3 is also compressed, recovering its volume again in the depressurization and therefore its closing function.
  • the machine is provided with two wedges 21 a, 21 b displaceable laterally in a direction perpendicular to the main axis of the machine.
  • the vessel 4 is then moved transversely so that it is outside the yoke that supports all the elements (not shown in the figure), so that access to it is achieved.
  • the vessel 4 moves again transversely recovering its alignment with the yoke.
  • the connection between the bag 6 and the product plug 5a is then made. Subsequently, the plugs 5a, 5b are introduced back into the vessel and the wedges 21a, 21b recover their initial position.
  • the product to be processed is then introduced through the conduit 13 of the product plug ( Figure 5.1).
  • the air present in the vessel 4 comes out through the plug on the opposite side 5b through the conduit 33 through the opening of the aeration valve 16 and is expelled into the atmosphere through the valve 30.
  • the pressure transmitting fluid in the vessel by means of the pump (or pumps) 2 through the conduits 20 present in both plugs 5a, 5b.
  • the pressure increases up to the chosen recipe pressure, normally between 4,000 and 6,000 bar and a predetermined time is maintained (figure 5.3), also defined by the recipe, which adapts in each case to the product (liquid) to be processed.
  • the cleaning of the product plug 5a occurs as described with reference to figure 3b.
  • the cleaning agent is in a reservoir 24 and is carried to a chamber 12 by a pump 29 through the conduit 32. Once the cleaning of the conduit has been effected, the cleaning agent exits through the conduit 13 to the valve. three ways that evacuates it to a drainage channel 31. Once the pressure has been maintained for the established time and the product has been processed, part of the transmitting fluid introduced during the rise of pressure leaves the vessel through two conduits 20, thanks to the action of the valve or discharge valves 3 (figure 5.4) until reaching the atmospheric pressure.
  • the actuator 15 then opens the valve 7 and the bag 6 begins to be discharged with the help of the inert gas or pressurized gas that reaches the vessel, by pressing the bag on the outside, through the conduit 33 of the aeration plug 5b from a reservoir 25 (figure 5.5) after opening the aeration valve 16.
  • the pressure of the air or inert gas acts on the outside of the flexible bag 6, facilitating the emptying thereof, causing the product to pass through the connector 17, through the pipe 13 of the plug 5a to the processed product tank 26 through the valve 28. Finally, all the processed product remains in the tank 26 and the empty bag (figure 5.6).

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Abstract

Tapón (5a) para máquinas de procesado por altas presiones con bolsa (6), que comprende un conducto (20) para el paso de un fluido de transmisión de la presión a la bolsa, otro conducto (13) para el llenado y vaciado con producto a presurizar y una válvula (7). El tapón está provisto además de un vástago (11) para abrir y cerrar la válvula. Dicho vástago se sitúa en el conducto para el producto y posee su propio conducto interno (11a) unido a una cámara (12) de agente de limpieza para el paso del agente de limpieza por el conducto de producto. La invención se refiere a su vez a una máquina que incorpora dicho tapón y un procedimiento de tratamiento de sustancias que se pueden bombear. Gracias a la invención, se cumplen los requisitos de diseño higiénico y de estanqueidad a muy alta presión

Description

TAPÓN, MÁQUINA Y PROCEDIMIENTO PARA PROCESADO POR ALTAS
PRESIONES
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al sector de aparatos y procedimientos de procesado por alta presión de sustancias conocidas como "bombeables", en particular pero no limitadas a fluidos como bebidas, cosméticos, etc. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El procesado por alta presión (HPP: High Pressure Processing) es una tecnología que a presiones superiores a 4.000 bar consigue reducir la carga microbiana, sin alterar las características del producto procesado.
Los equipos HPP conocidos para el tratamiento de líquidos u otras sustancias por alta presión se basan en el procesado del producto previamente dispuesto en envases flexibles, por ejemplo botellas. La forma clásica de procesado por altas presiones se realiza por lotes, es decir, mediante un proceso discreto y no continuo. Inicialmente, los productos dentro de su envase final flexible se cargan en unos contenedores (de plástico rígido) que son introducidos en una vasija de acero, que posteriormente se rellena con agua (el espacio restante, ya que quedan huecos no ocupados entre los envases). Una vez llena, se cierra completamente y se comienza a bombear agua a alta presión (a través de uno o varios intensificadores de alta presión) hasta alcanzar 4.000-6.000 bar y dicha presión se mantiene durante un tiempo que puede variar entre unos segundos y varios minutos. La presión alcanzada y el tiempo que ésta se mantiene son los parámetros del proceso que se definen en cada caso en función del producto que va a procesarse (es lo que se denomina "receta"). Por ejemplo en el caso de una bebida, la tecnología se utiliza por su efecto de inactivación de microorganismos en la misma y la receta se define en función del nivel de inactivación de microorganismos que desea alcanzarse. Finalmente se libera la presión, se sacan los contenedores del interior de la vasija y se extrae el producto procesado. El producto ha sido higienizado, es decir que su carga microbiana ha sido reducida. En un proceso HPP por lotes la presión se transmite a los productos a través del fluido de presurización, generalmente agua, siendo una presión que se transmite por igual y de forma instantánea a todos los puntos del producto. Dado que el producto se procesa ya envasado, el coeficiente de llenado de las vasijas (relación entre el volumen de producto a procesar y el volumen útil de la vasija) es bajo, entre un 40% y un 60%, dependiendo de la geometría del envase y del diámetro de vasija. De todo lo mencionado anteriormente se puede concluir que, la principal ventaja del procesado en lotes es la ausencia de contaminación posterior del producto, ya que desde el inicio se encuentra en su envase final. Por el contrario, la principal desventaja es que el bajo coeficiente de llenado alcanzado limita la productividad de los equipos tradicionales de procesado por altas presiones. Otras desventajas del proceso por lotes son la necesidad de utilizar envases flexibles que soporten el efecto de las altas presiones (no siendo posible el uso de materiales como el vidrio), así como la manipulación de los mismos para la carga y descarga de la máquina HPP.
Surge por tanto la necesidad de buscar una alternativa al modo de procesado actual que consiga aumentar el coeficiente de llenado de la vasija y evite las restricciones de tipo de envase, asegurando que después del procesado del producto no se produzca contaminación, siendo esto último lo más complicado de conseguir.
A lo largo del tiempo se han planteado diferentes soluciones, orientadas principalmente en dos direcciones: procesar líquidos directamente en el interior de una vasija que cuenta con un pistón que transmite la presión o bien, procesar líquidos en el interior de una bolsa o membrana flexible situada en el interior de la vasija y que ocupa el mayor espacio útil posible.
En el caso de los sistemas que incluyen un pistón desplazable en el interior de la vasija, destinado a aplicar presión directamente, éste separa dos regiones, una que comprende el producto bombeable a tratar y otra en la que se encuentra el fluido transmisor de presión (generalmente agua). Estos sistemas tienen el principal inconveniente de que el pistón requiere juntas de alta presión especialmente diseñadas para evitar la mezcla de los líquidos de las dos zonas. Dichas juntas requieren una monitorización constante y gran mantenimiento. Además, esta solución no es óptima desde el punto de vista higiénico, ya que es muy fácil que el producto una vez procesado (y por tanto "higienizado") entre en contacto con zonas contaminadas (fluido transmisor de la presión) y sufra una contaminación.
Durante los 90 se desarrollaron varios equipos que trabajaban procesando el producto a granel (en un régimen semi-continuo). Todos ellos funcionaban con un pistón y presentaban problemas de higiene (difícil limpieza de los equipos y contaminación del producto una vez procesado) y de fiabilidad mecánica, por lo que dejaron de fabricarse.
Un ejemplo de sistema provisto de membrana se encuentra en la solicitud US5993172A. Este sistema sin embargo no presenta unas buenas condiciones higiénicas, pues no evita la contaminación del producto que se ha procesado o se está procesando debido a su exposición/paso a un conducto que no está correctamente higienizado, pues el diseño no ha sido concebido para ser fácil de limpiar.
Otras soluciones que han sido propuestas para este tipo de equipos de procesado por alta presión contemplan sistemas muy complejos con gran multitud de válvulas, tuberías y juntas sometidas a alta presión que, aparte de ser difíciles de limpiar, son susceptibles de presentar problemas de fiabilidad por su complejidad. Es conocido que los equipos que trabajan a muy alta presión requieren de un mantenimiento elevado por lo que para aumentar la productividad y reducir los tiempos de parada de máquina es imprescindible un diseño simple y eficaz en el que el número de componentes, válvulas, tubos, racores y juntas sometidos a alta presión sea lo más bajo posible.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es el de proporcionar un tapón para una máquina de procesado por altas presiones que resuelva los inconvenientes citados, que permitirá procesar sustancias bombeables en una bolsa flexible situada en el interior de la vasija. En particular, dicho tapón cumple los requisitos de diseño higiénico y de estanqueidad a muy alta presión, permitiendo la limpieza de sus conductos internos, lo que garantiza la ausencia de contaminación del producto procesado que debe atravesar dichos conductos al finalizar el proceso. El tapón se sitúa en uno de los extremos de una máquina que dispone de vasija de alta presión y permite el llenado y vaciado de una bolsa flexible (localizada en su interior), en la que se produce la presurizacion del producto de interés. Comprende un conducto para el paso de un fluido de transmisión de la presión, otro conducto para la entrada y salida de producto a procesar en la bolsa y una válvula de asiento con un asiento macho y uno hembra para permitir o evitar el paso del producto hacia/desde la bolsa. Un vástago unido al asiento macho y generalmente accionado por un actuador se sitúa en el interior del conducto de llenado/vaciado para cerrar y abrir la válvula. El vástago posee un conducto interno unido a una cámara de agente de limpieza de manera que mientras el producto está siendo procesado en el interior de la bolsa, el conducto de llenado/vaciado permanece bajo un baño de agente de limpieza.
La invención también se refiere a una máquina de procesado por altas presiones (1.000-10.000 bar) que incluye dicho tapón y a un procedimiento de presurizacion mediante dicha máquina. La máquina así concebida, que alcanzaría un elevado coeficiente de llenado de hasta 90-95%, cumpliría con el objetivo de inactivar los microorganismos y/o modificar propiedades de productos líquidos/bombeables perecederos (como bebidas, alimentos, productos cosméticos/farmacéuticos, etc.), manteniendo la higiene en todos los puntos de la máquina y del proceso.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:
La figura 1 es un esquema de la máquina de procesado por alta presión que incorpora el tapón de la invención.
La figura 2 muestra el tapón de la invención (tapón de producto). La figuras 3a-3c muestran el tapón de producto durante los pasos de llenado y vaciado de la bolsa y limpieza del conducto
La figura 4 es un detalle del sistema de anclaje de la bolsa al tapón.
La figura 5 muestra una sección transversal de los elementos tapones, vasija y bolsa durante los distintos pasos del procedimiento de tratamiento llevado a cabo con la máquina.
DESCRIPCIÓN DETALLADA En la figura 1 se muestra el esquema de una máquina que incorpora el tapón de la invención. Comprende una fuente de producto a presurizar 1 , que es almacenado temporalmente en un depósito 22 y es transferido a través de un circuito de tuberías y a través del tapón de producto 5a hasta una bolsa flexible 6 situada en el interior de una vasija de alta presión 4 provista de dos aberturas en los extremos 4a y 4b. Una vez que la bolsa flexible está llena con el producto, se introduce en la vasija, a través de dos tapones 5a y 5b, un fluido transmisor de presión, generalmente agua, mediante una o varias bombas 2 y a través de los conductos previstos para ello en ambos tapones 20. El fluido ejercerá la presión definida en el proceso (alrededor de 6.000 bar para la mayoría de recetas). La presión se mantendrá durante un tiempo determinado y una vez terminado el proceso, una o varias válvulas de descarga 3 harán que la presión en el interior de la vasija 4 se reduzca hasta la presión atmosférica. El tapón de producto 5a, que es la invención propiamente dicha, separa la zona en la que se produce el procesado por alta presión de la zona que debe estar siempre higienizada, ya que el producto una vez "higienizado" (procesado y por lo tanto libre de microorganismos) abandona la bolsa flexible por el mismo conducto por el que entró sin procesar (y por tanto posiblemente contaminado inicialmente con microorganismos) y debe garantizarse la ausencia de contaminación en esta etapa. En referencia a la figura 2, el tapón de la invención 5a dispone de un conducto de llenado y vaciado interno 13 para el producto a presurizar, además del conducto para el fluido de transmisión de presión 20. Una válvula de asiento 7 en el extremo del tapón en contacto con la bolsa 6 evita que el conducto de llenado y vaciado 13 esté sometido a alta presión durante el ciclo HPP (todas las etapas del procesado por altas presiones). La existencia de esta válvula hace que el conducto de llenado, que es el mismo para el vaciado, pueda ser diseñado con los estándares del diseño higiénico y consecuentemente sea fácil de limpiar de manera efectiva durante la etapa de mantenimiento en presión del ciclo HPP.
La válvula 7 consta de un asiento macho 8 y un asiento hembra 10 ambos fabricados de un material resistente a la corrosión con límite elástico superior a 600MPa, para poder soportar presiones superiores a 6000 bar, como por ejemplo 15-5PH H900 o el acero 13.8Mo H1000. El ángulo del asiento está entre 60° y 100°. El cierre y apertura de la válvula 7 se produce mediante la traslación de un vástago
1 1 por medio de un actuador 15, que puede ser hidráulico. El vástago está conectado directamente al asiento macho de la válvula 8. Así, con un simple movimiento en dirección al eje del tapón y la máquina se produce el cierre (figura 3b) o la apertura de la válvula (figuras 3a y 3c). Al ser un cierre metal-metal se evita la utilización de juntas de alta presión en contacto con el líquido a tratar, las cuales, si no tienen un diseño higiénico, algo muy complicado si se quiere que soporten alta presión, son muy difíciles de limpiar y pueden ser fuente de acumulación de materia orgánica y por ende de microorganismos. Esta válvula es de fácil limpieza y además es muy fiable y sencilla desde el punto de vista mecánico. Separa la zona que está sometida a alta presión de la que debe tener un diseño higiénico.
Para llenar la bolsa con producto a procesar se abre la válvula 7 del tapón 5a (figura 3a). El producto se encuentra en un depósito 22 y se transmite a través de una válvula de tres vías 28 hasta el conducto de llenado y vaciado interno del tapón 13. Opcionalmente, se hace pasar el producto por un filtro 23 en caso que sea necesario eliminar pepitas, pulpa, u otras partículas, lo cual ayuda a que no se quede ninguna partícula sólida en los asientos de la válvula que pueda perjudicar a la capacidad de sellado, ya que el producto filtrado barre y limpia dichas partículas. Una vez llena la bolsa 6, el actuador mueve el vástago 11 y la válvula se cierra (figura 3b). Se abre entonces un depósito con agente de limpieza 24 (peróxido, vapor u otro compuesto con acción desinfectante) situado en el exterior de la vasija. El agente de limpieza entra en el tapón gracias a la acción de una bomba 29 y, a través de un conducto 32 en el tapón de producto, llega hasta una cámara 12 y el vástago 11. El vástago 1 1 dispone de unos orificios y un conducto 1 1a en su interior de manera que el agente de limpieza entra por los orificios y circula por el interior del vástago hasta el extremo donde se encuentra el asiento macho 8, saliendo por éste a través de otros orificios. De esta manera se limpia el conducto interno de llenado/vaciado de producto 13 y el agente retorna hacia la válvula externa de tres vías 28, que lo conduce hacia un drenaje 31. La cámara 12 al final del conducto 32 por donde entra el agente de limpieza cuenta con una longitud suficiente como para mantener limpia la porción del vástago 1 1 que entra dentro del conducto 13 cuando se abre la válvula. Así se mantiene la parte del vástago que entra en la zona limpia continuamente en un baño de agente de limpieza para garantizar la higiene del mismo cuando se actúa la válvula.
Los componentes del conducto 13 están fabricados preferentemente de acero inoxidable austenítico. Estos materiales cuentan con una gran resistencia a la corrosión frente a ciertas sustancias líquidas como zumos u otros alimentos de pH bajo. Este conducto 13 ayuda a proteger el material estructural del tapón ya que evita su contacto directo con el producto a presurizar. El tapón está realizado preferentemente en aceros inoxidables de límite elástico superior a 900 MPa, preferentemente mayor de 1000MPa, los cuales cuentan con peor resistencia a la corrosión que los aceros austeníticos.
Las distintas partes del conducto 13 se unen mediante juntas higiénicas sobre las cuales es necesario mantener cierta tensión para garantizar la estanqueidad. Además el tapón sufre deformaciones bajo presión que no podrían ser absorbidas por los elementos 13, 12 y 15 sin la inclusión de un elemento elástico, como muelles o un elastómero. Los elementos elásticos 14 colocados en el extremo distal del tapón (extremo más alejado de la bolsa), absorben las deformaciones del tapón debidas a la presión y además mantienen en todo momento a las juntas higiénicas del conducto 13 con la tensión necesaria para garantizar la estanqueidad. En el extremo del tapón se encuentra un conector 17 (figura 3 y figura 4) adaptado para conectar la bolsa flexible 6. Esta conexión permite el llenado y vaciado de producto de la bolsa 6 de manera higiénica y a su vez garantiza que durante todo el procesado por alta presión el producto a procesar esté aislado del fluido transmisor de la presión. La bolsa 6 está provista de un conector hembra flexible 17.2 solidario a ésta. El conector 17.2 se une un conector macho 17.1 solidario al tapón, mediante una brida de unión 17.5 de material preferentemente plástico y a una pieza de sujeción 17.4 a la que se puede conectar una manguera, tubería u otro sistema que facilite el vaciado de la bolsa. El conector macho 17.1 está a su vez en contacto con el asiento hembra 10 y ésta, a su vez, está en contacto con el conducto interno de llenado/vaciado 13. Las piezas 17.1 , 10 y 13 pueden en algún caso ser una única pieza. Opcionalmente se coloca una junta elastomérica 17.3 entre el conector macho 17.1 y el hembra 17.2 para asegurar la estanqueidad en las fases del ciclo en las que no existe alta presión externa a la bolsa, es decir, durante la fase de llenado con producto de la bolsa y durante la fase de extracción del producto tratado de la bolsa. Esta junta 17.3 recibe la presión de cierre necesaria para conferir la estanqueidad a la conexión. Al aumentar la presión del fluido transmisor, todas las piezas que constituyen la unión comienzan a reducir su volumen por efecto de la misma. Debido al diferente módulo de compresibilidad entre el acero y el plástico, el conector de la bolsa 17.2 se comprime cada vez más contra el conector macho del tapón 17.1 que al ser metálico apenas reduce su volumen, consiguiendo un cierre plástico-metal. La junta elástomérica 17.3 se comprime igualmente recuperando de nuevo su volumen en la despresurización y por lo tanto su función de cierre.
En referencia a las figuras 1 y 5, el procedimiento de presurización del producto a tratar es el siguiente:
Para colocar la bolsa 6 en la vasija 4, la máquina está provista de dos cuñas 21 a, 21 b desplazables lateralmente en dirección perpendicular al eje principal de la máquina. Al retirar las cuñas se posibilita la retirada de los tapones 5a, 5b y el acceso a la vasija. La vasija 4 se desplaza entonces transversalmente para que quede fuera del yugo que soporta todos los elementos (no se muestra en la figura), de manera que se consigue acceso a la misma. Una vez introducida la bolsa 6, la vasija 4 se desplaza de nuevo transversalmente recuperando su alineación con el yugo. A continuación se realiza la conexión entre la bolsa 6 y el tapón de producto 5a. Posteriormente, los tapones 5a, 5b se introducen de nuevo en la vasija y las cuñas 21a, 21 b recuperan su posición inicial. A continuación se introduce el producto a procesar a través del conducto 13 del tapón de producto (figura 5.1). El aire presente en la vasija 4 sale a través del tapón en el lado opuesto 5b por el conducto 33 por la apertura de la válvula de aireación 16 y se expulsa a la atmosfera a través de la válvula 30. Seguidamente (figura 5.2) se introduce el fluido transmisor de presión en la vasija por medio de la bomba (o bombas) 2 a través de los conductos 20 presentes en ambos tapones 5a, 5b. La presión aumenta hasta la presión de receta elegida, normalmente entre 4.000 y 6.000 bar y se mantiene un tiempo predeterminado (figura 5.3), también definido por la receta, que se adapta en cada caso al producto (líquido) a procesar. Durante este proceso (subida y mantenimiento en presión) se produce la limpieza del tapón de producto 5a como se ha descrito en referencia a la figura 3b. El agente de limpieza se encuentra en un depósito 24 y es llevado hasta una cámara 12 mediante una bomba 29 a través del conducto 32. Una vez la limpieza del conducto ha sido efectuada, el agente de limpieza sale través del conducto 13 hasta la válvula de tres vías que lo evacúa hacia un conducto de drenaje 31. Una vez se ha mantenido la presión por el tiempo establecido y el producto ha sido procesado, parte del fluido transmisor introducido durante la subida de presión abandona la vasija a través de sendos conductos 20, gracias a la actuación de la válvula o válvulas de descarga 3 (figura 5.4) hasta alcanzar la presión atmosférica. El actuador 15 abre entonces la válvula 7 y la bolsa 6 comienza a descargarse con la ayuda del aire o gas inerte a presión que llega a la vasija, presionando la bolsa por el exterior, a través del conducto 33 del tapón de aireación 5b desde un depósito 25 (figura 5.5) tras abrir la válvula de aireación 16. La presión del aire o gas inerte actúa en el exterior de la bolsa flexible 6, facilitando el vaciado de la misma, haciendo que el producto pase, a través del conector 17, por el conducto 13 del tapón 5a hasta el depósito de producto procesado 26 a través de la válvula 28. Finalmente, todo el producto procesado queda en el depósito 26 y la bolsa vacía (figura 5.6). Una vez la transferencia del producto procesado al tanque 26 ha concluido, se libera la presión del aire o gas remanente en la vasija 4 a través de la válvula 30, quedando el equipo listo para el inicio de un nuevo ciclo de procesado, cambiando la bolsa 6 si es necesario. El nuevo ciclo de procesado comenzaría introduciendo de nuevo producto a procesar (Figura 5.1), no siendo necesario realizar movimientos de máquina si es que no se cambia la bolsa 6, acción que no se realiza en todos los ciclos. Una vez el producto del depósito 26 es confirmado como apto, es transferido a los equipos de llenado o almacenamiento, propulsado por aire o gas inerte procedente del tanque 25 y

Claims

filtrado a través de un filtro estéril 27 para evitar la posible contaminación del producto. Gracias al tapón de producto, el conducto de llenado/vaciado con producto a procesar no está sometido a alta presión, de manera que se facilita la limpieza de dicho conducto con un agente de limpieza (como vapor o peróxido), ya que en su diseño se pueden utilizar juntas de fácil limpieza y materiales resistentes a la corrosión. Además se evita que tuberías, racores y válvulas complicadas, que están en contacto con el fluido a tratar, estén sometidas a fatiga debido a la alta presión y por tanto puedan dar problemas de limpieza por el crecimiento de microorganismos dentro de grietas. La invención, en comparación con otras soluciones anteriores, es mecánicamente sencilla, de tal forma que desde el punto de vista de fiabilidad mecánica es robusta, siendo las zonas que están sometidas a alta presión las menores posibles. Gracias a la invención, que separa claramente las zonas que deben tener un diseño higiénico de las que deben estar diseñadas para soportar la alta presión, la fiabilidad higiénica y mecánica es elevada. Además las dos zonas se encuentran separadas por un cierre metal-metal fácil de limpiar y significativamente fiable desde el punto de vista mecánico. Se evita que el líquido a tratar esté presurizado dentro de zonas con juntas elastoméricas donde sea necesario realizar un sello de alta presión, cuyo diseño para soportar la alta presión hace que no sean fáciles de limpiar y adecuadas desde el punto de vista higiénico. También evita que las tuberías estén sometidas a alta presión mediante el fluido que se quiere tratar lo que podría generar grietas de fatiga donde los microorganismos se podrían desarrollar siendo muy complicada su limpieza y permite la utilización de materiales resistentes a la corrosión. A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin exceder el objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada. REIVINDICACIONES
1. Tapón (5a) para máquinas de procesado por altas presiones con bolsa (6), donde el tapón comprende un conducto para el paso de un fluido de transmisión de la presión (20), otro conducto (13) para el llenado y vaciado con producto a presurizar en la bolsa (6) y una válvula de asiento (7) con un asiento macho (8) y uno hembra (10) para permitir o evitar el paso del producto hacia la bolsa caracterizado porque el conducto de llenado y vaciado (13) es a su vez el conducto (13) para la salida de dicho producto ya procesado, estando el tapón provisto de un vástago (1 1) en el interior de dicho conducto (13) para cerrar y abrir la válvula (7), donde el vástago (11) está unido al asiento macho (8) y está provisto de un conducto interno (1 1 a) unido a una cámara de agente de limpieza (12) que a su vez está unida a un conducto de entrada de dicho agente de limpieza (32) y donde el vástago (11) y el asiento macho (8) están provistos de orificios para el paso del mismo.
2. Tapón según la reivindicación 1 donde el ángulo de asiento de la válvula está entre 60° y 100°.
3. Tapón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende además un actuador (15) adaptado para accionar el vástago para abrir o cerrar la válvula (7).
4. Tapón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la válvula comprende un material resistente a la corrosión con límite elástico superior a 600MPa, como por ejemplo 15-5PH H900 o el acero 13.8Mo H1000.
5. Tapón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el conducto de llenado y vaciado (13) está formado por distintas piezas de acero inoxidable austenítico unidas por juntas higiénicas, comprendiendo el tapón aceros inoxidables de límite elástico superior a 900 MPa, preferentemente mayor de 1000MPa.
6. Tapón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende elementos elásticos (14) en su extremo distal.
7. Máquina de procesado por altas presiones que comprende una vasija de alta presión (4), medios para la presurización (2) y la despresurización (3), un tapón de aireación (5b), una bolsa (6) y un tapón de producto (5a) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
8. Máquina según la reivindicación 7 donde la bolsa (6) y el tapón (5a) están unidas mediante un conector 17.
9. Máquina según la reivindicación 8 donde el conector (17) está provisto de un conector hembra (17.2) solidario a la bolsa flexible (6) y un conector macho (17.1) unido al tapón (5a), estando ambos conectores unidos mediante una brida de unión (17.5).
10. Máquina según la reivindicación 9 donde el conector (17) está provisto además, en el lado del conector macho (17.1), de una pieza de sujeción (17.4) adaptada para ser conectada a una manguera o tubo para facilitar el vaciado de la bolsa (6).
1 1. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 provista de una junta elastomérica (17.3) entre el conector macho (17.1) y el conector hembra (17.2).
12. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 9-1 1 provista de un depósito para un agente de limpieza (24), medios para bombear (29) dicho agente hacia el tapón de producto (5a) a través del conducto de producto (13) y medios para recuperarlo desde dicho conducto.
13. Máquina según la reivindicación 12 donde dichos medios para recuperar el agente son una válvula de tres vías (28) y un conducto de drenaje 31.
14. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 7-13 donde el tapón de aireación (5b) está provisto de un conducto de aireación (33) conectado a un depósito de aire (25) para ayudar a que la bolsa (6) se vacíe.
15. Máquina según cualquiera de las reivindicaciones 7-14 provista de un depósito (26) para el producto procesado, un tanque de aire o gas inerte (25), un filtro estéril para el mismo (27) y medios para transmitir el producto procesado desde el depósito (26) hasta un equipo de llenado o almacenamiento con ayuda del aire o gas inerte filtrado.
16. Procedimiento de procesado de sustancias bombeables, en particular, bebidas o cosméticos, llevado a cabo con la máquina de cualquiera las reivindicaciones 7-15, que comprende, durante el paso de procesado por alta presión y durante el tiempo que se mantiene dicha presión, un paso de limpieza del conducto de llenado y vaciado de producto a presurizar (13) caracterizado porque comprende bombear un producto de limpieza desde un depósito (24) hasta una cámara en el tapón (12) y bombearlo de vuelta de manera que circule primero por el interior del vástago (11a) hasta el asiento macho de la válvula (8) y salga de éste por unos orificios regresando por el conducto de llenado y vaciado (13).
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