ES2338421T3 - Un metodo y un aparato para controlar el tiempo de retencion en un tubo de retencion en el calentamiento por infusion. - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar el tiempo de retención en un tubo de retención en el calentamiento por infusión, con un infusor que consiste en un recipiente (1) a presión con un fondo cónico (2) y en el que el fondo cónico (2) del recipiente (1) a presión está, en su mayor parte, ocupado por un cuerpo (6) con forma cónica y el espacio (7) restante en el fondo (2) del recipiente (1) a presión consiste en un tubo de retención, caracterizado porque la salida (8) del recipiente (1) a presión está en comunicación con un tubo vertical (11) y porque un flotador (14) en el tubo vertical (11) controla el nivel en el tubo de retención de modo que el tiempo de retención del producto será el mismo independientemente de cambios de densidad en el producto.
Description
Un método y un aparato para controlar el tiempo
de retención en un tubo de retención en el calentamiento por
infusión.
La presente invención se refiere a un método
para controlar el tiempo de retención en un tubo de retención en el
calentamiento por infusión, con un infusor que consiste en un
recipiente a presión con un fondo cónico y en el que el fondo
cónico del recipiente a presión está, en su mayor parte, ocupado por
un cuerpo con forma cónica y el espacio restante en el fondo del
recipiente a presión consiste en un tubo de retención.
La presente invención también se refiere a un
aparato para controlar el tiempo de retención en un tubo de
retención en el calentamiento por infusión, comprendiendo el aparato
un infusor que consiste en un recipiente a presión con un fondo
cónico, teniendo el recipiente a presión una entrada situada en su
región superior para producto y una salida situada en su región
inferior y provista de una válvula de salida, y una entrada para
vapor, y en el que el fondo cónico del recipiente a presión está, en
su mayor parte, ocupado por un cuerpo con forma cónica y el espacio
restante en el fondo del recipiente a presión consiste en un tubo de
retención.
Termo-tratar productos
alimentarios para un plazo de conservación aumentado es un método
bien conocido y a menudo empleado. Los productos alimentarios
pueden ser, por ejemplo, diversos lácteos tales como leche, nata o
yogur. El termo-tratamiento se puede poner en
práctica de una pluralidad de maneras, de las que hay dos grupos:
calentamiento directo e indirecto. Los métodos indirectos son, por
ejemplo, el calentamiento mediante diversos tipos de
termo-intercambiadores. Dentro de los métodos
directos, también hay dos grupos principales, inyección e infusión
usando vapor. Empleando un método directo, se obtendrá un
calentamiento extremadamente rápido que hoy en día se ha de
perseguir. Calentando, por ejemplo, leche hasta una temperatura
elevada durante un período muy corto de tiempo, es posible mejorar
las propiedades de sabor de la leche.
La presente invención se refiere a un método y
un aparato en los que se hace uso del calentamiento por infusión.
La infusión implica que un líquido finamente dividido se calienta en
una cámara de vapor. El principio de calentar un líquido, por
ejemplo un alimento líquido, inyectando el líquido adentro de una
cámara llena de vapor es conocido desde la última parte del siglo
XIX.
En principio, el infusor consiste en un
recipiente a presión con un fondo cónico. En la región superior del
recipiente a presión, hay una entrada para el producto que ha de ser
termo-tratado y en donde también está dispuesto un
aparato para dividir el producto en pequeñas gotas o chorros que
después caen hacia abajo a través del recipiente a presión. En el
fondo del recipiente a presión, las gotas son recogidas hasta una
acumulación de líquido y el líquido sale finalmente del recipiente
a presión a través de una salida en la región de fondo del
recipiente a presión. El recipiente a presión también presenta una
entrada para vapor que puede estar colocada en la región superior
del recipiente a presión o, alternativamente, más abajo en el
recipiente a presión. Independientemente del posicionamiento de la
entrada de vapor, el vapor supercalentado está destinado a calentar
las gotas de producto mientras están en su camino descendente a
través del recipiente a presión.
El propósito de todo
termo-tratamiento moderno de productos alimentarios
es, por un lado, calentar el producto hasta una temperatura dada
predeterminada y, por otro lado, mantener el producto a esta
temperatura durante un periodo dado predeterminado de tiempo. En
relación con el calentamiento por infusión, el procedimiento más
común es emplear un tubo de retención separado, es decir, un bucle
de tubo, en asociación directa con la salida de producto del
recipiente a presión. Tales tubos de retención no son enteramente
fiables, puesto que fácilmente se produce el borboteo de espuma
cuando el producto sale del recipiente a presión. Un método para
reducir esto es colocar una bomba entre la salida del recipiente a
presión y el tubo de retención. Sin embargo, esta es una solución
relativamente cara.
La memoria descriptiva de patente sueca SE
513537 describe un tubo de retención que está integrado en el
recipiente a presión. En el fondo cónico del recipiente a presión,
hay dispuesto un cuerpo cónico que ocupa la mayor parte del fondo
cónico del recipiente a presión, y el interespacio entre el
recipiente a presión y el fondo cónico constituye un tubo de
retención bien definido. Este tubo de retención está regulado por
medio de una válvula de salida colocada en la salida de producto.
La válvula de salida está controlada por una presión diferencial.
Esta regulación ha demostrado ser fiable para muchos productos, pero
cuando se produce el borboteo de espuma, se obtienen valores de
medida incorrectos y, como resultado, un tiempo de retención que no
corresponde al tiempo de retención predeterminado.
El riesgo del borboteo de espuma varía de un
producto a otro, pero siempre puede depender de burbujas de vapor
que no se han condensado. Las burbujas de vapor sin condensar pueden
acompañan al producto hacia abajo adentro del recipiente de
infusión si el producto ya ha alcanzado la temperatura deseada.
Puesto que la necesidad de obtener una calidad alta de producto
implicando el menor efecto térmico posible sobre el producto se
contrapone a la necesidad de un producto satisfactoriamente
estéril, es deseable poder regular el tiempo de retención con el
grado más alto posible de precisión.
Un objeto de la presente invención es realizar
un método para obtener una regulación del tiempo de retención lo
más precisa posible en relación con el calentamiento por infusión y
en el que el borboteo de espuma en el producto no afecte
negativamente a las posibilidades de regulación.
Un objeto adicional de la presente invención es
realizar un aparato para llevar a efecto el método de acuerdo con
la presente invención.
Estos y otros objetos se han alcanzado de
acuerdo con la presente invención porque el método del tipo descrito
a modo de introducción se ha dotado del rasgo caracterizador de que
la salida del recipiente a presión está en comunicación con un tubo
vertical y que un flotador en el tubo vertical controla el nivel en
el tubo de retención de modo que el tiempo de retención del
producto será el mismo independientemente de cambios de densidad
como resultado de burbujas en el producto.
Los objetos de la presente invención se han
alcanzado adicionalmente porque el aparato del tipo descrito a modo
de introducción se ha dotado del rasgo caracterizador de que la
salida del recipiente a presión está en comunicación con un tubo
vertical y que un indicador de nivel en el tubo vertical está
dispuesto para controlar el nivel en el tubo de retención de modo
que el indicador de nivel controla la válvula de salida.
Realizaciones preferidas de la presente
invención se han dotado adicionalmente de los rasgos
caracterizadores como se establecen en las reivindicaciones
subordinadas adjuntas.
Una realización preferida de la presente
invención se describirá ahora en mayor detalle en lo sucesivo, con
referencia a los dibujos que se acompañan. En los dibujos que se
acompañan:
la figura 1 muestra, parcialmente en corte, un
recipiente de infusión; y
la figura 2 muestra, parcialmente en corte, la
región inferior de un recipiente de infusión.
Los dibujos que se acompañan muestran solamente
aquellos detalles esenciales para la comprensión de la presente
invención, y el posicionamiento del infusor en una planta de
termo-tratamiento, que es bien conocido para una
persona experta en la técnica, se ha omitido.
La figura 1 muestra el principio de un infusor.
El infusor consiste en un recipiente 1 a presión con un fondo
cónico 2. En la región superior del recipiente 1 a presión, hay
dispuesta una entrada 3 para el producto que ha de ser
termo-tratado. El producto puede consistir en un
producto lácteo líquido, tal como leche, nata o yogur. En
combinación con la entrada 3 de producto, hay dispuesto un
dispositivo 4 para dividir el producto entrante en pequeñas gotas o
chorros. El dispositivo 4 para dividir finamente el producto puede
consistir, por ejemplo, en una cámara de distribución que, en su
pared inferior, tiene un gran número de agujeros o huecos.
El recipiente 1 a presión del infusor presenta
adicionalmente una entrada 5 para vapor. La entrada 5 de vapor
puede ser, como se muestra en la figura 1, concéntrica y estar
colocada en la región superior del recipiente 1 a presión.
Alternativamente, la entrada 5 de vapor puede ser de diseño
diferente y también puede estar posicionada más abajo en el
recipiente 1 a presión.
En el fondo cónico 2 del recipiente 1 a presión,
hay dispuesto un cuerpo 6 con forma cónica, que ocupa la mayor
parte del volumen que constituye el fondo cónico 2. El espacio 7
restante, entre el fondo cónico 2 y el cuerpo 6 con forma cónica,
constituye un tubo de retención. Minimizar el espacio 7 en el
infusor que constituye un tubo integrado de retención implica que
es posible conseguir tiempos de retención extremadamente cortos
para el producto. Con el fin de minimizar el peso del cuerpo cónico
6, éste se puede hacer hueco.
El cuerpo 6 con forma cónica puede tener el
mismo ángulo cónico que el fondo cónico 2 del recipiente 1 a
presión. En la realización preferida de la presente invención, el
cuerpo cónico 6 tiene un ángulo que da un espacio 7 que tiene el
mismo volumen por milímetro, lo que permite una ventaja en términos
de regulación para el tubo de retención.
El cuerpo cónico 6 tiene una superficie superior
13 que está diseñada de modo que una pequeña acumulación de
producto calentado se forma encima del cuerpo cónico 6. Esto es para
impedir que el producto que cae hacia abajo a través del recipiente
1 a presión se quede en la superficie superior 13 del cuerpo cónico
6.
El cuerpo cónico 6 tiene, en su región superior,
pasadores de guía o dispositivos similares para centrar el cuerpo
cónico 6 en la región cónica 2 de fondo del recipiente 1 a presión.
Con el fin de variar la capacidad del infusor a la vez que se
mantiene el tiempo de retención para el producto, la altura del
posicionamiento del cuerpo cónico 6 en la región cónica 2 de fondo
del recipiente 1 a presión se puede variar. Esta altura puede estar
gobernada por medio de un dispositivo 15 de conmutación.
Por su extremo inferior, el recipiente 1 a
presión del infusor está terminado por una salida 8 para el producto
termo-tratado. En la salida 8, hay dispuesta
adicionalmente una válvula 9 de salida que consiste en una válvula
de regulador, tal como una válvula de expansión. Desde la válvula 9
de salida, el producto se pasa más allá, normalmente hasta un
recipiente al vacío (no mostrado) en el que el agua sobrante que el
producto ha recibido como resultado del calentamiento por vapor se
retira una vez más.
Un conducto 10 sustancialmente horizontal, de
diámetro relativamente pequeño, está conectado a la salida 8 del
recipiente 1 a presión. El conducto horizontal 10 también está
conectado a un tubo vertical 11 de modo que el tubo vertical 11, el
tubo horizontal 10 y la región inferior del recipiente 1 a presión
del infusor forman un vaso comunicante.
El tubo vertical 11 está conectado a la pared
del recipiente 1 a presión por medio de un tramo 12 de tubo de modo
que las secciones 10, 11 y 12 de tubo, así como el recipiente 1 a
presión, forman una unidad cerrada. Como resultado, el agua de
condensación procedente de las paredes del recipiente 1 a presión
discurrirá hacia fuera a través del tramo 12 de tubo y hasta las
secciones 10 y 11 de tubo. El agua de condensación llena la sección
horizontal 10 de tubo y la sección 11 de tubo hasta un nivel
predeterminado. El nivel predeterminado está determinado por el
tiempo de retención del producto. Minimizando el producto en las
secciones 10 y 11 de tubo, se minimiza el riesgo de que se quede
producto en las secciones 10 y 11 de tubo. También hay una conexión
16 de lavado o de limpieza, dispuesta en el tramo 12 de tubo de modo
que las secciones 10, 11 y 12 de tubo se pueden limpiar en relación
con otro equipo en un programa CIP (del inglés "Cleaning In
Place", limpieza in situ).
En el tubo vertical 11, hay un indicador 14 de
nivel, preferiblemente un flotador que tiene alguna forma de
detección sin contacto, tal como detección magnética. La detección
de la posición del indicador 14 de nivel regula la válvula 9 de
salida.
El nivel 17 de líquido del producto en el tubo
de retención determina el tiempo de retención del producto. Cuando
el producto entra en el recipiente 1 a presión del infusor a través
de la entrada 3, el producto es finamente dividido en un
dispositivo 4 de distribuidor y cae como pequeñas gotas hacia abajo
a través del recipiente 1 a presión. En su camino hacia abajo, las
gotas de producto se encuentran con el vapor, y el producto se
caliente muy rápidamente hasta la temperatura deseada. El producto
calentado continúa hacia abajo hasta la acumulación de producto
sobre el lado superior 13 del cuerpo cónico 6 y adicionalmente hacia
abajo adentro del espacio 7 entre el cuerpo cónico 6 y la región 2
de fondo del recipiente 1 a presión.
El tiempo durante el cual el producto está
situado en el espacio 7 entre el cuerpo cónico 6 y la región 2 de
fondo constituye el tiempo de retención del producto. El tiempo de
retención del producto se puede variar entre un nivel máximo 18
para el producto y un nivel mínimo 19. Mediante una capacidad dada
del flujo entrante de producto y un nivel dado 17 de líquido, se
obtendrá el tiempo de retención del producto. El nivel 17 de
líquido se regula por mediación de la válvula 9 de salida.
Como las secciones 10 y 11 de tubo, así como la
región inferior del recipiente 1 a presión, constituyen un vaso
comunicante, el indicador de nivel o flotador 14 se posicionará él
mismo al mismo nivel que el nivel 17 de líquido del producto. Las
posibles variaciones en densidad entre el producto y el agua de
condensación en las secciones 10, 11 de tubo se pueden compensar en
el programa de control de la planta. Con el fin de garantizar
adicionalmente que la densidad es la misma, el contenido de las
secciones 10, 11 de tubo se debe calentar hasta aproximadamente la
misma temperatura que la del producto. Este calentamiento se pone en
práctica adecuadamente por medio de bucles externos de
calentamiento.
El líquido en el tubo vertical 11 está
estacionario y libre de burbujas. El nivel 17 de líquido en el tubo
de retención será el mismo que en el tubo 11 en tanto que el
producto no contenga burbujas de aire o vapor. El borboteo de
espuma es altamente dependiente del producto, pero la mayoría de
productos pueden arrastrar burbujas de aire o vapor. Puesto que no
es posible controlar el borboteo de espuma, existe el riesgo de
obtener un tiempo de retención demasiado corto si el borboteo de
espuma se vuelve extenso. Puesto que el flotador 14 en el tubo
vertical 11 determina el nivel 17 de líquido, el nivel de líquido en
el tubo de retención subirá hasta un nivel 20 más alto si la
densidad en el tubo de reten-
ción se reduce, es decir, que el producto borbotea espuma o contiene un gran número de burbujas de aire o de vapor.
ción se reduce, es decir, que el producto borbotea espuma o contiene un gran número de burbujas de aire o de vapor.
Como resultado del vaso comunicante que se forma
por los tubos o conducto 10, 11 y la región inferior del recipiente
1 a presión, la masa en cada parte del vaso comunicante será la
misma y el nuevo nivel 20 de líquido con un producto con borboteo
de espuma corresponderá de este modo al nivel 17 de líquido para un
producto sin borboteo de espuma.
Como será evidente a partir de la descripción
que antecede, la presente invención realiza un método y un aparato
que se pueden regular de manera simple y extremadamente fiable. Dado
que el método es tan fiable, es posible garantizar el tiempo de
retención del producto. No es necesario sobretratar el producto para
estar seguro de que es estéril. Esto da productos que tienen una
calidad de sabor mejorada. El método y el aparato también compensan
cualquier borboteo de espuma en el producto cuando éste permanece en
el tubo de retención.
Claims (5)
1. Un método para controlar el tiempo de
retención en un tubo de retención en el calentamiento por infusión,
con un infusor que consiste en un recipiente (1) a presión con un
fondo cónico (2) y en el que el fondo cónico (2) del recipiente (1)
a presión está, en su mayor parte, ocupado por un cuerpo (6) con
forma cónica y el espacio (7) restante en el fondo (2) del
recipiente (1) a presión consiste en un tubo de retención,
caracterizado porque la salida (8) del recipiente (1) a
presión está en comunicación con un tubo vertical (11) y porque un
flotador (14) en el tubo vertical (11) controla el nivel en el tubo
de retención de modo que el tiempo de retención del producto será
el mismo independientemente de cambios de densidad en el
producto.
2. Un aparato para controlar el tiempo de
retención en un tubo de retención en el calentamiento por infusión,
comprendiendo el aparato un infusor que consiste en un recipiente
(1) a presión con un fondo cónico (2), teniendo el recipiente (1) a
presión una entrada (3) situada en su región superior para producto
y una salida (8) situada en su región inferior, con una válvula (9)
de salida, una entrada (5) para vapor, y estando el fondo cónico
(2) del recipiente (1) a presión, en su mayor parte, ocupado por un
cuerpo (6) con forma cónica y consistiendo el espacio (7) restante
en el fondo (2) del recipiente a presión en un tubo de retención,
caracterizado porque la salida (8) del recipiente (1) a
presión está en comunicación con un tubo vertical (11), y porque un
indicador (14) de nivel en el tubo vertical (11) está dispuesto
para controlar el nivel en el tubo de retención de modo que el
indicador (14) de nivel controla la válvula (9) de salida.
3. El aparato según la reivindicación 2,
caracterizado porque el tubo vertical (11) está conectado de
manera selladora al recipiente (1) a presión por medio de un tramo
(12) de tubo, y porque el tubo vertical (11) está conectado a la
salida (8) por medio de un tramo (10) de tubo.
4. El aparato según las reivindicaciones 2 ó 3,
caracterizado porque el cuerpo cónico (6) es ajustable en la
dirección vertical.
5. El aparato según la reivindicación 4,
caracterizado porque el cuerpo cónico (6) es ajustable por
medio de un dispositivo (15) de ajustador.
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