Conjunto de boquilla de extrusión (100) para impartir una configuración diferente a una masa de alimento extruible durante la extrusión,

que comprende:

(a) una sección de formación (200) que comprende:

(i) una cara de entrada (204) provista de una entrada,

(ii) un paso central (210) que se extiende desde la entrada (212) hasta una salida,

(iii) un elemento de boquilla de formación (220) que atraviesa el paso central (210),

(iv) una primera ranura periférica (230) que circunscribe la salida, y

(v) una cara de salida (244, 246);

(b) una sección de inyección (300), que comprende: (i) una cara de entrada (304) provista de una segunda ranura periférica (330) que circunscribe un inserto de boquilla de coinyección (320);

(1) presentando dicho inserto de boquilla de coinyección (320) por lo menos un canal capilar (352) en comunicación fluídica con la segunda ranura periférica (330), (a) en el que dicho canal capilar (352) incluye una descarga aguas arriba y una descarga aguas abajo, y (ii) una entrada de suministro (340) para conectar de manera fluida la segunda ranura periférica (330) a una fuente de aditivo fluido; y

(c) unos medios para acoplar y sellar la cara de salida (244, 246) de la sección de formación (200) a la cara de entrada (304, 310) de la sección de inyección (300); caracterizado porque

(i) la primera ranura periférica (230) que circunscribe la salida está formada en la cara de salida (244, 246) de la sección de formación (200); y porque los medios para acoplar y sellar la cara de salida (244, 246) están dispuestos para colocar y alinear:

(ii) la primera (230) y segunda (330) ranuras periféricas, de manera que formen y aíslen un colector de depósito periférico (R) entre las mismas, y

(iii) el elemento de boquilla de formación (220) y el inserto de boquilla de coinyección (320), de manera que sellen la descarga aguas arriba del canal capilar (352) .

Boquilla de extrusión con depósito de aditivos y procedimiento para formar elementos extruidos multicolor.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a un aparato y a un procedimiento para añadir un aditivo fluido a una masa de alimento extruible y, más particularmente, a un conjunto de boquilla de extrusión mejorado y a un procedimiento para utilizarlo para impartir una configuración de color y/o sabor diferente a una masa de alimento extruible durante la extrusión.

Descripción de la técnica relacionada El uso de dispositivos de extrusión es frecuente en una pluralidad de industrias, especialmente en la industria alimentaria. Utilizada para la producción de una variedad de productos, como cereales, aperitivos y dulces listos para el consumo (R-T-E) , la extrusión destaca entre el procesado de alimentos debido a su versatilidad y eficiencia.

Los procesados de alimentos que utilizan dispositivos de extrusión típicamente incluyen una sustancia comestible, como pasta, que se introduce en un dispositivo y se transporta a través de una bomba de tornillo a una entrada en la que se fuerza dicha sustancia a través de una boquilla de extrusión. Dicha boquilla de extrusión puede llevar a cabo una variedad de funciones: puede formar o dar forma al elemento extruido; puede dividir el elemento extruido en una pluralidad de elementos extruidos; puede inyectar una sustancia aditiva en el elemento extruido; y puede comprimir y reducir el área en sección transversal de dicho elemento extruido. En las patentes US nº 2.858.217; 3.314.381; y 5.639.485 se ilustran ejemplos de dispositivos utilizados para la extrusión de productos alimenticios. Aunque las boquillas de extrusión han evolucionado durante los años, el procedimiento mediante el que se suministra e inyecta una sustancia aditiva en el elemento extruido ha permanecido esencialmente sin cambios.

Por ejemplo, en la patente US nº 2.858.217 de Benson, se realiza la introducción de colorantes, como un tinte líquido coloreado, mediante una serie de aberturas 40, 42, 44 dispuestas en las tiras puente 32, 34, 36 y se suministran por pasos horizontales 52, 54, 55 que están en comunicación fluídica con el depósito de tinte 46. El suministro del tinte líquido desde el depósito de tinte 46 a una serie de aberturas 40, 42, 46 se realiza mediante la fuerza de gravedad. De acuerdo con el dispositivo 217 de Benson, el material en pasta 18 se extruye a través de un bloque divisor 22 que fuerza el material en pasta 18 a dividirse o expandirse alrededor de las tiras puente 32, 34, 36, de manera que se formen vacíos 38 en los que se introduce el colorante a través de dicha serie de aberturas 40, 42, 44.

De forma similar, en la patente US nº 3.314.381 de Fries et al., el conjunto de inyección de fluido está compuesto de un elemento de inyección tubular hueco 29 en una configuración helicoidal en espiral, que incluye un orificio 37 a través del que se suministra el fluido de inyección presurizado desde una fuente 25 hasta una pluralidad de orificios separados longitudinalmente 39 en un canal de distribución 38. El fluido a lo largo de la longitud del canal 38 se inyecta en la masa que pasa, como una banda en espiral sustancialmente continua longitudinalmente que se extiende sustancialmente desde el eje central de la masa hasta la cara exterior de dicha masa o hasta un punto de la misma. Sin embargo, el dispositivo 381 de Fries et al. principalmente está adaptado para extrusiones comestibles relativamente a baja presión.

La patente US5.639.485 de Weinstein et al., así como sus patentes relacionadas como US6143342 y US6143339, y el documento WO98/36643 relacionado dan a conocer un procedimiento y un aparato para la adición de aditivos a la pasta que está fluyendo, para realizar elementos extruidos multicolores con configuraciones complejas. La invención de Weinstein et al. 485 y sus posteriores dan a conocer un dispositivo de extrusión de alta presión que comprende un inserto de boquilla de extrusión 20 que incluye medios para impartir por lo menos un hueco intersticial en la pasta que está fluyendo por medio de una pluralidad de pasos divisores (por ejemplo, 44, 45, 46) formados por los elementos divisores de boquilla 47. Se puede inyectar un aditivo (por ejemplo un colorante alimentario o una segunda pasta coloreada) a través de una pluralidad o una serie de puertos de inyección de colorante alimentario separados de forma regular 48 formada en el lado aguas abajo del elemento divisor de boquilla 47. Dichos puertos de inyección 48 se encuentran en comunicación fluídica con un suministro de color presurizado 18 mediante unas entradas de suministro 52, 54, 56 y un paso de suministro 50. El fluido de color tiende a llenar los huecos intersticiales en la pasta que fluye entre los pasos (por ejemplo 44, 45, 46) formados por y detrás de los elementos divisores de boquilla 47, para crear una línea en la forma de los elementos de división 47 en la pasta extruida. El inserto de boquilla 20 también incluye muescas 57 que se utilizan para aislar el fluido de color inyectado en el hueco intersticial de la expansión a la pared de la superficie interior del inserto de boquilla 20, reduciendo de este modo, si no eliminando, la fuga en el fluido de color en la parte exterior de la pasta extruida. Adicionalmente, el inserto de boquilla 20 también puede incluir un medio para sellar (por ejemplo juntas tóricas 60 y 62 tal como se muestra) el depósito de suministro de fluido de color 58 respecto al mezclado prematuro con la pasta.

Además del elemento de inserto de boquilla, la invención de Weinstein et al. 485 también comprende un paso de

reducción 25 en el que se reduce significativamente el área en sección transversal del elemento extruido. A presiones de funcionamiento elevadas, la convergencia del paso 25 crea inherentemente una presión de retorno significativa en el lado aguas abajo del inserto de boquilla de extrusión 20 que, a su vez, puede contribuir a y promover la obstrucción de los puertos de inyección individuales 48. Además, la utilización de las muescas 57, los medios de sellado 60, 62 y una pluralidad de puertos de inyección 48 adjuntos complica más el diseño del inserto de boquilla, haciendo que resulten más complicados su limpieza y mantenimiento. Finalmente, la inyección de fluido de color en localizaciones puntuales en vacíos aguas abajo o huecos intersticiales para dispersar el fluido de un modo uniforme en general, requiere un control preciso de los caudales de flujo, las presiones internas y la viscosidad del elemento extruido y los diversos aditivos. Además, el diseño de cada inserto de boquilla 20 está limitado a las restricciones físicas impuestas por los elementos de diseño mencionados anteriormente.

El documento US5500173 da a conocer un dispositivo en el que dos componentes de polímero A y B se mantienen separados entre sí en dos accesos de flujo de distribución separados y se reciben en una cámara de mezcla interior a través de varias salidas en el borde de la cámara de mezclado interior. Desde dicha cámara de mezclado interior, los componentes A y B se dirigen a una boquilla de extrusión en la que se extruyen los componentes.

El documento GB1077334 da a conocer un proceso para la producción de cereales. Se extruye un material en pasta desde una boquilla y se aplica un agente colorante entre ramales individuales de dicho material en pasta para formar una configuración en el material.

Resulta necesario una boquilla de extrusión que pueda funcionar en una variedad de presiones de funcionamiento, que presente características de sellado mejoradas, que resulte sencillo y fácil de mantener, y cuyo mecanismo de inyección sea menos proclive a obstrucciones y bloqueos.

Sumario de la invención La presente invención supera muchas desventajas inherentes a los procedimientos y sistemas anteriores dirigidos a conjuntos de boquilla de extrusión. La presente invención comprende un conjunto y un procedimiento de boquilla de extrusión mejorados, para su utilización con el fin de impartir una configuración diferente en una masa de alimento extruible durante el proceso de extrusión.

Un primer aspecto de la presente invención proporciona un conjunto de boquilla de extrusión según se define en la reivindicación 1.

Preferentemente, el colector del depósito periférico interior está dividido, de manera que se pueda utilizar una pluralidad de entradas de suministro, para permitir la inyección de distintos colores y/o sabores... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de boquilla de extrusión (100) para impartir una configuración diferente a una masa de alimento extruible durante la extrusión, que comprende:

(a) una sección de formación (200) que comprende:

(i) una cara de entrada (204) provista de una entrada,

(ii) un paso central (210) que se extiende desde la entrada (212) hasta una salida,

(iii) un elemento de boquilla de formación (220) que atraviesa el paso central (210) ,

(iv) una primera ranura periférica (230) que circunscribe la salida, y

(v) una cara de salida (244, 246) ;

(b) una sección de inyección (300) , que comprende:

(i) una cara de entrada (304) provista de una segunda ranura periférica (330) que circunscribe un inserto de boquilla de coinyección (320) ;

(1) presentando dicho inserto de boquilla de coinyección (320) por lo menos un canal capilar (352) en comunicación fluídica con la segunda ranura periférica (330) ,

(a) en el que dicho canal capilar (352) incluye una descarga aguas arriba y una descarga aguas abajo, y

(ii) una entrada de suministro (340) para conectar de manera fluida la segunda ranura periférica (330) a una fuente de aditivo fluido; y

(c) unos medios para acoplar y sellar la cara de salida (244, 246) de la sección de formación (200) a la cara de entrada (304, 310) de la sección de inyección (300) ;

caracterizado porque

(i) la primera ranura periférica (230) que circunscribe la salida está formada en la cara de salida (244, 246) de la sección de formación (200) ; y

porque los medios para acoplar y sellar la cara de salida (244, 246) están dispuestos para colocar y alinear:

(ii) la primera (230) y segunda (330) ranuras periféricas, de manera que formen y aíslen un colector de depósito periférico (R) entre las mismas, y

(iii) el elemento de boquilla de formación (220) y el inserto de boquilla de coinyección (320) , de manera que sellen la descarga aguas arriba del canal capilar (352) .

2. Conjunto de boquilla de extrusión (100) según la reivindicación 1, que comprende, en combinación alineada coaxialmente y enclavada, una pluralidad de conjuntos encajados alineados en tándem, comprendiendo cada conjunto, respectivamente, el conjunto de una respectiva sección de formación (a) (200) , una respectiva sección de inyección (b) (300) , y unos respectivos medios de acoplamiento y sellado (c) , en el que la respectiva entrada de suministro (330) de cada conjunto en uso conecta de manera fluida la respectiva segunda ranura periférica (330) a una respectiva fuente de aditivo fluido.

3. Conjunto de boquilla de extrusión (100) según la reivindicación 1 o 2, que también comprende en combinación alineada coaxialmente y enclavada:

(d) una sección de tobera (400) , que comprende:

(i) una cara de entrada (404) provista de una entrada (410) ,

(ii) un paso convergente (420) , y

(iii) una salida (430) .

4. Conjunto de boquilla de extrusión (100) según la reivindicación 1, en el que la primera (230) y segunda (330) ranuras periféricas también incluyen una pluralidad de paredes divisorias que, cuando están alineadas de forma adecuada, dividen el colector del depósito periférico (R) en una pluralidad de espacios de colector de depósito periférico, y en el que el elemento (b) (ii) comprende una pluralidad de entradas de suministro separadas, estando cada una de las mismas destinada a conectar de manera fluida uno de entre la pluralidad de espacios de colector de depósito en la segunda ranura periférica (330) a una de entre una pluralidad de fuentes de aditivo fluido.

5. Conjunto de boquilla de extrusión (100) según la reivindicación 3, en el que el área en sección transversal del

paso convergente (420) se reduce en un factor no superior a 20:1 entre la entrada (410) y la salida (430) de la sección de tobera (400) .

6. Conjunto de boquilla de extrusión (100) según la reivindicación 5, en el que el área en sección transversal del

paso convergente (420) se reduce en un factor no superior a 4:1 entre la entrada (410) y la salida (430) de la sección de tobera (400) .

7. Procedimiento de utilización del conjunto de boquilla de extrusión según la reivindicación 1 para impartir una configuración diferente a una masa de alimento extruible durante la extrusión, comprendiendo dicho procedimiento, 10 en combinación, las etapas siguientes:

(a) suministrar un primer flujo de elemento extruido en el que dicha etapa de suministro comprende recibir y dirigir el primer flujo de elemento extruido hacia abajo en el paso central (210) ;

(b) utilizar el elemento de boquilla de formación (220) para dividir el primer flujo de elemento extruido en una pluralidad de flujos de elemento extruido que fluyen adyacentemente en unos pasos adyacentes (a-g) respectivos formados por el elemento de boquilla de formación (220) y el inserto de boquilla de coinyección (320) ;

(c) inyectar un aditivo fluido en por lo menos una hendidura formada entre la pluralidad de flujos de elemento extruido que fluyen adyacentemente, (i) en el que la etapa de inyección utiliza el inserto de boquilla de coinyección (320) provista de por lo menos un canal capilar (352) en comunicación fluídica con el colector del depósito periférico (R) , 25

(ii) en el que la etapa de inyección también utiliza la entrada de suministro (340) conectando de manera fluida el colector del depósito periférico (R) a la fuente de aditivo fluido; y (d) hacer coalescer la pluralidad de flujos de elemento extruido que fluyen adyacentemente en un segundo flujo de elemento extruido, cuando los flujos de elemento extruido que fluyen adyacentemente salen de los pasos adyacentes respectivos (a-g) , manteniendo en general la posición relativa del aditivo fluido entre la pluralidad de flujos de elemento extruido que fluyen adyacentemente.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, que también comprende: 35

(e) reducir el área en sección transversal del segundo flujo de elemento extruido en un factor no superior a 20:1.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende la reducción del área en sección transversal del segundo flujo de elemento extruido en un factor superior a 4:1. 40

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el aditivo fluido está coloreado.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el aditivo fluido comprende un primer color y el primer

elemento extruido comprende un segundo color. 45

12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que se ha dotado de saber al aditivo fluido.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que el aditivo fluido comprende un primer saborizante y el primer

elemento extruido comprende un segundo saborizante. 50