Sistema y método para el control de temperatura en una máquina de procesamiento por temperatura para recipientes de productos alimenticios.

Un sistema de control para controlar una máquina (1) para el procesamiento por temperatura de unos recipientes

(3) para productos alimenticios, la máquina (1) incluye un elemento de movimiento (2) para mover los recipientes (3) a procesar en un recorrido de movimiento a lo largo del cual se define por lo menos una zona de procesamiento por temperatura (6), en la que la temperatura de los recipientes (3) se va a llevar a un valor deseado, la zona de procesamiento por temperatura está dividida en varias subzonas (6a-6c), cada una tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para establecer la temperatura de fluido de procesamiento inyectado (9); el sistema de control incluye una unidad de control (20) acoplada funcionalmente a los conjuntos de ajuste (17, 18, 19) de las subzonas (6a-6c) con el fin de regular la temperatura del fluido de procesamiento (9),

en donde dicha unidad de control (20) se configura para: realizar una predicción de la temperatura de salida de los recipientes (3) ubicados en dicho recorrido de movimiento, es decir la temperatura con la que los recipientes (3) llegarían a la salida de dicha zona de procesamiento por temperatura (6), sobre la base de un estado de funcionamiento en ese momento de la máquina (1) y una tendencia térmica pasada para dichos recipientes (3); y

controlar dichos conjuntos de ajuste (17, 18, 19) sobre la base de la temperatura de salida predicha;

caracterizado por que comprende además un sensor de presencia (22) ubicado en la entrada de dicho recorrido de movimiento y configurado para detectar la presencia de recipientes (3) en la entrada a dicha máquina (1); en donde la unidad de control (20) se acopla funcionalmente al sensor de presencia (22) y se configura para: ubicar la posición de los recipientes (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento sobre la base de la información de presencia proporcionada por dicho sensor de presencia (22); y realizar la predicción de temperatura sobre la base de la posición ubicada de los recipientes (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13182539.

Solicitante: Gebo Packaging Solutions Italy SRL.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via La Spezia 241/a Parma ITALIA.

Inventor/es: SOLFA,ANDREA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > ALIMENTOS O PRODUCTOS ALIMENTICIOS; SU TRATAMIENTO,... > ALIMENTOS, PRODUCTOS ALIMENTICIOS O BEBIDAS NO ALCOHOLICAS... > Conservación de alimentos o de productos alimenticios,... > A23L3/04 (con los envases sobre un transportador de correa o de cadena sin fin)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > ALIMENTOS O PRODUCTOS ALIMENTICIOS; SU TRATAMIENTO,... > ALIMENTOS, PRODUCTOS ALIMENTICIOS O BEBIDAS NO ALCOHOLICAS... > A23L3/00 (Conservación de alimentos o de productos alimenticios, en general, p. ej. pasteurización o esterilización, especialmente adaptada a alimentos o productos alimenticios (conservación de alimentos o productos alimenticios en asociación con el envasado B65B 55/00))

PDF original: ES-2539693_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema y método para el control de temperatura en una máquina de procesamiento por temperatura para recipientes de productos alimenticios La presente invención está relacionada con un sistema y un método para el control de temperatura en una máquina, pensada generalmente para el procesamiento por temperatura de recipientes diseñados para contener productos alimenticios; en particular, la siguiente exposición hará referencia explícita, sin que esto implique pérdida de generalidad, al control de la temperatura de refrigeración en una máquina de pasteurización en túnel (o pasteurizadora) para pasteurizar productos alimenticios envasados.

Como se sabe, en una pasteurizadora de túnel, los productos alimenticios a pasteurizar, envasados en botellas, latas u otros recipientes, se alimentan mediante un transportador a lo largo de un recorrido de movimiento de avance, que usualmente se divide en tres zonas principales de procesamiento: una zona de calentamiento en la que la temperatura del producto se eleva gradualmente; una zona de tratamiento térmico en la que la temperatura del producto se lleva a una temperatura de pasteurización, y se mantiene en esta, durante un intervalo de tiempo deseado; y una zona de refrigeración en la que la temperatura del producto se baja gradualmente hasta una temperatura de salida deseada.

Al final del procesamiento por temperatura (es decir, a la salida de la pasteurizadora) , es necesario que los productos alimenticios se mantengan por encima de una temperatura predeterminada durante por lo menos un tiempo predeterminado, para que se acumule por lo menos una cantidad predeterminada de unidades de pasteurización (PU) . De esta manera, puede asegurarse una pasteurización eficaz del producto procesado.

Cada zona de procesamiento, a su vez, se divide en una pluralidad de subzonas, cada una de las cuales puede funcionar y es controlable independientemente de las otras. Los productos, en cada subzona, son procesados por la inyección, en la misma, de un flujo de fluido a una temperatura predeterminada deseada. Usualmente, el fluido es un líquido, tal como agua, que se inyecta, se pulveriza o se aplica de una manera equivalente sobre los productos, aunque también pueden utilizarse otros fluidos, como un gas, tal como el aire.

En particular, cada subzona comprende una unidad pulverizadora colocada encima del recorrido de movimiento de avance de los productos y, en una posible solución, por lo menos un tanque de recogida colocado debajo del mismo recorrido de movimiento de avance para recoger el líquido, pulverizado por la unidad pulverizadora, después de que ha mojado los productos.

Según una solución conocida, el líquido de procesamiento alimentado a las unidades pulverizadoras de las diversas subzonas se coge, por lo menos en parte, de los tanques de recogida.

En particular, se implementa un proceso de recirculación, según el cual el líquido alimentado a las unidades pulverizadoras de las subzonas de calentamiento se coge de los tanques de las subzonas de refrigeración, mientras que el líquido alimentado a los medios de pulverización de las subzonas de refrigeración se coge de los tanques de las subzonas de calentamiento. De esta manera, es posible conseguir un ahorro energético efectivo, gracias al hecho de que el calor transferido al líquido de procesamiento por los productos en las zonas de refrigeración puede utilizarse para calentar los productos en las zonas de calentamiento, mientras que el líquido de procesamiento enfriado, recogido en las zonas de calentamiento, puede utilizarse para enfriar los productos en las zonas de refrigeración. Además, en la zona de tratamiento térmico, el líquido alimentado a los medios de pulverización de cada subzona usualmente se coge directamente del tanque de recogida de esa subzona.

También se contemplan unos elementos adecuados de control de temperatura, con el fin de mantener el líquido de procesamiento a las temperaturas deseadas en las diversas zonas y subzonas de la pasteurizadora (mediante calentamiento o refrigeración del mismo líquido de procesamiento) , p. ej. incluyendo intercambiadores de calor y/o enfriadores con líquido refrigerante (tal como agua) .

La Figura 1 muestra un gráfico, con el tiempo en el eje X y temperaturas y unidades de pasteurización en el eje Y, relacionadas con un tratamiento de pasteurización en la pasteurizadora tratada arriba.

El gráfico se refiere a un estado de funcionamiento de sistema en el que cada producto se alimenta con una velocidad constante.

El gráfico muestra: la tendencia térmica teórica de calentamiento del producto (curva de puntos t) ; la temperatura del líquido de procesamiento inyectado sobre los productos (curva continua T) ; y la tendencia de acumulación de unidades de pasteurización de producto (curva continua gruesa PU) .

Dado que la velocidad del transportador se supone constante, el gráfico también puede interpretarse como un retrato del estado del sistema en cada momento dado. En este caso, el eje X muestra la posición de cada producto a lo largo del recorrido de movimiento de avance, mientras que el eje Y muestra los valores de la temperatura t de los

productos, la temperatura T del líquido de procesamiento y la cantidad de unidades de pasteurización PU acumuladas para cada producto en esa posición específica.

Por consiguiente, la Figura 1 también muestra la zona de calentamiento A, la zona de tratamiento térmico B y la zona de refrigeración C. A modo de ejemplo, cada zona se muestra dividida en cuatro subzonas, siendo la dirección del movimiento de avance del producto de izquierda a derecha, como muestra la flecha.

Como se ha explicado anteriormente, los diversos elementos de control de temperatura a lo largo del recorrido de los productos son controlables de modo que la temperatura del líquido de procesamiento en cada zona y subzona se mantenga en un nivel deseado, según los requisitos específicos de los productos que se están procesando, con el fin de asegurar que los productos son tratados a una temperatura apropiada.

En particular, en muchas aplicaciones, con el fin de garantizar la calidad final del producto procesado, es necesario que la temperatura de salida de los productos al final del tratamiento se mantenga en un intervalo deseado, y se necesita una acción de control de modo que la temperatura de salida no sea mayor que un umbral superior de temperatura de salida, ni inferior a un umbral inferior de temperatura de salida.

En una solución conocida, el control de la temperatura de salida se consigue con la regulación de la temperatura del líquido de procesamiento inyectado sobre los productos en las diversas subzonas de la zona de refrigeración de la pasteurizadora. En particular, para cada subzona de la zona de refrigeración, las acciones de control en los elementos de control de temperatura es de tal manera que la temperatura del fluido de procesamiento se mantiene por debajo de un respectivo valor de límite superior.

A modo de ejemplo, en la pasteurización de productos cerveceros, el valor de límite superior para la temperatura del líquido de procesamiento en la primera subzona de la zona de refrigeración puede establecerse a 52 °C; mientras que el valor de límite superior para la temperatura del líquido de procesamiento en la última subzona de la zona de refrigeración puede establecerse a 29 °C, con el fin de garantizar un intervalo deseado para la temperatura de salida de los productos, p. ej. comprendido entre 28 °C y 33 °C.

Sin embargo, el solicitante se ha dado cuenta de que el sistema de control conocido puede tener algunos inconvenientes.

En particular, se basa en una elección apropiada de los valores de límite superior de las temperaturas... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de control para controlar una máquina (1) para el procesamiento por temperatura de unos recipientes (3) para productos alimenticios, la máquina (1) incluye un elemento de movimiento (2) para mover los recipientes (3) a procesar en un recorrido de movimiento a lo largo del cual se define por lo menos una zona de procesamiento por temperatura (6) , en la que la temperatura de los recipientes (3) se va a llevar a un valor deseado, la zona de procesamiento por temperatura está dividida en varias subzonas (6a-6c) , cada una tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para establecer la temperatura de fluido de procesamiento inyectado (9) ; el sistema de control incluye una unidad de control (20) acoplada funcionalmente a los conjuntos de ajuste (17, 18, 19) de las subzonas (6a-6c) con el fin de regular la temperatura del fluido de procesamiento (9) , en donde dicha unidad de control (20) se configura para: realizar una predicción de la temperatura de salida de los recipientes (3) ubicados en dicho recorrido de movimiento, es decir la temperatura con la que los recipientes (3) llegarían a la salida de dicha zona de procesamiento por temperatura (6) , sobre la base de un estado de funcionamiento en ese momento de la máquina (1) y una tendencia térmica pasada para dichos recipientes (3) ; y controlar dichos conjuntos de ajuste (17, 18, 19) sobre la base de la temperatura de salida predicha;

caracterizado por que comprende además un sensor de presencia (22) ubicado en la entrada de dicho recorrido de movimiento y configurado para detectar la presencia de recipientes (3) en la entrada a dicha máquina (1) ; en donde la unidad de control (20) se acopla funcionalmente al sensor de presencia (22) y se configura para: ubicar la posición de los recipientes (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento sobre la base de la información de presencia proporcionada por dicho sensor de presencia (22) ; y realizar la predicción de temperatura sobre la base de la posición ubicada de los recipientes (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento.

2. El sistema de control según la reivindicación 1, en donde la zona de procesamiento por temperatura es una zona de refrigeración, en la que la temperatura de los recipientes (3) se ha de bajar hasta un valor deseado.

3. El sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad de control

(20) se configura para controlar los conjuntos de ajuste (17, 18, 19) de las subzonas (6a-6d) dispuestos en correspondencia con, o aguas abajo con respecto a, el recipiente ubicado (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento.

4. El sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad de control (20) se configura para comparar la temperatura de salida predicha con un valor de límite inferior y/o un valor de límite superior, y para controlar dichos conjuntos de ajuste (17, 18, 19) sobre la base del resultado de la comparación.

5. El sistema de control según la reivindicación 4, en donde la unidad de control (20) se configura para controlar los conjuntos de ajuste (17, 18, 19) con el fin de modificar la temperatura del fluido de procesamiento (9) , en caso de que la temperatura de salida predicha esté por debajo de dicho valor de límite inferior y/o por encima de dicho valor de límite superior.

6. El sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la unidad de control

(20) se configura para identificar, por lo menos para una subzona (6a; 6b; 6c; 6d) de la zona de procesamiento por temperatura (6) , varios puntos de referencia distribuidos uno tras otro a lo largo del recorrido de movimiento; y, cíclicamente: para los recipientes (3) ubicados en cada punto de referencia, guardar los datos relativos al procesamiento por temperatura al que han sido sometidos hasta ese punto, con el fin de definir la tendencia térmica pasada de dichos productos.

7. El sistema de control según la reivindicación 6, la máquina (1) es una pasteurizadora, y el recorrido de movimiento define además por lo menos una zona de calentamiento (4) , en la que se eleva la temperatura de los recipientes (3) que entran a la máquina (1) , y una zona de tratamiento térmico (5) , consecutiva a la zona de calentamiento (4) a lo largo del recorrido de movimiento, en la que los productos se designan para recibir un tratamiento de pasteurización deseado; la zona de calentamiento (4) y la de tratamiento térmico (5) se dividen, cada una, en una pluralidad de subzonas (4a-4d.

5. 5c) , cada subzona tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para regular la temperatura del fluido de procesamiento (9) ; en donde la unidad de control (20) se configura para identificar adicionalmente varios de dichos puntos de referencia por lo menos para una subzona (4a; 4b; 4c; 4d) de la zona de calentamiento (4) y/o para una subzona (5a; 5b; 5c) de la zona de tratamiento térmico (5) .

8. El sistema de control según la reivindicación 7, en donde la zona de procesamiento por temperatura es una zona de refrigeración (6) consecutiva a la zona de tratamiento térmico (5) a lo largo del recorrido de movimiento, en el que la temperatura de los recipientes (3) se va a bajar hasta un valor deseado; la máquina (1) incluye además, para cada subzona (4a-4d.

5. 5c.

6. 6d) de dicha zona de calentamiento (4) , zona de tratamiento térmico (5) y zona de refrigeración (6) , un respectivo conjunto de recogida (10) para recoger el fluido de procesamiento (9) inyectado

sobre los recipientes (3) ; el conjunto de recogida (10) de por lo menos una subzona (6a-6d) de dicha zona de refrigeración (6) se acopla con transmisión de fluido al conjunto de inyección (8) de una correspondiente subzona (4a-4d) de dicha zona de calentamiento (4) , y el conjunto de recogida (10) de por lo menos una subzona (4a-4d) de dicha zona de calentamiento (4) se acopla con transmisión de fluido al conjunto de inyección (8) de una correspondiente subzona (6a-6d) de dicha zona de refrigeración (6) .

9. El sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además unos sensores de temperatura, diseñados para detectar la temperatura del fluido de procesamiento (9) por lo menos en dichas subzonas (6a-6d) de dicha zona de procesamiento por temperatura (6) , con el fin de definir el estado de funcionamiento en ese momento de la máquina (1) .

10. Una máquina (1) para el procesamiento por temperatura de unos recipientes (3) para productos alimenticios, que incluye un elemento de movimiento (2) para mover los recipientes (3) a procesar sobre un recorrido de movimiento a lo largo del cual se define por lo menos una zona de procesamiento por temperatura (6) , en la que la temperatura de los recipientes (3) se lleva a un valor deseado, la zona de procesamiento por temperatura está dividida en varias subzonas (6a-6d) , cada una tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para establecer la temperatura del fluido de procesamiento (9) ,

en donde la máquina (1) comprende un sistema de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

11. Un método de control para controlar una máquina (1) para el procesamiento por temperatura de unos recipientes (3) para productos alimenticios, la máquina (1) que incluye un elemento de movimiento (2) para mover los recipientes (3) a procesar sobre un recorrido de movimiento a lo largo del cual se define por lo menos una zona de procesamiento por temperatura (6) , en la que la temperatura de los recipientes (3) se lleva a un valor deseado, la zona de procesamiento por temperatura (6) está dividida en varias subzonas (6a-6d) , cada una tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para establecer la temperatura del fluido de procesamiento (9) ; el método de control incluye la etapa de regular la temperatura del fluido de procesamiento (9) ,

en donde la etapa de regulación comprende: realizar una predicción de la temperatura de salida de los recipientes

(3) ubicados en dicho recorrido de movimiento, es decir la temperatura con la que los recipientes (3) llegarían a la salida de dicha zona de procesamiento por temperatura (6) , sobre la base de un estado de funcionamiento en ese momento de la máquina (1) y una tendencia térmica pasada para dichos productos; y controlar dichos conjuntos de ajuste (17, 18, 19) sobre la base de la temperatura de salida predicha;

caracterizado por que comprende además la etapa de sentir la presencia de los recipientes (3) en la entrada de dicho recorrido de movimiento; en donde la etapa de regulación comprende: ubicar la presencia de los recipientes

(3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento sobre la base de dicha etapa sensorial; y realizar la predicción de temperatura sobre la base de la posición ubicada de los recipientes (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento.

12. El método de control según la reivindicación 11, en donde la etapa de regulación incluye comparar la temperatura de salida predicha con un valor de límite inferior y/o un valor de límite superior, para controlar dicho conjunto de ajuste (17, 18, 19) sobre la base del resultado de la comparación.

13. El método de control según la reivindicación 12, en donde la etapa de regulación incluye controlar el conjunto de ajuste (17, 18, 19) con el fin de modificar la temperatura del fluido de procesamiento (9) , en caso de que la temperatura de salida predicha esté por debajo de dicho valor de límite inferior y/o por encima de dicho valor de límite superior.

14. El método de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la etapa de regulación incluye controlar los conjuntos de ajuste (17, 18, 19) de las subzonas (6a-6d) ubicadas en, o aguas abajo con respecto a, el recipiente ubicado (3) a lo largo de dicho recorrido de movimiento.

15. El método de control según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la etapa de regulación incluye identificar, por lo menos para una subzona (6a; 6b; 6c; 6d) de la zona de procesamiento por temperatura (6) , varios puntos de referencia distribuidos uno tras otro a lo largo del recorrido de movimiento; y, cíclicamente: para los recipientes (3) ubicados en cada punto de referencia, guardar los datos relativos al procesamiento por temperatura al que han sido sometidos hasta ese punto, con el fin de definir la tendencia térmica pasada de dichos productos.

16. El método de control según la reivindicación 15, la máquina (1) es una pasteurizadora, y el recorrido de movimiento define además por lo menos una zona de calentamiento (4) , en la que se eleva la temperatura de los recipientes (3) que entran a la máquina (1) , y una zona de tratamiento térmico (5) , consecutiva a la zona de calentamiento (4) a lo largo del recorrido de movimiento, en la que los recipientes (3) se designan para recibir un tratamiento de pasteurización deseado; en donde la zona de procesamiento por temperatura es una zona de refrigeración (6) consecutiva a la zona de tratamiento térmico (5) a lo largo del recorrido de movimiento, en el que la

temperatura de los recipientes (3) se va a bajar a un valor deseado; la zona de calentamiento (4) y la de tratamiento térmico (5) se dividen, cada una, en una pluralidad de subzonas (4a-4d.

5. 5c) , cada subzona tiene un respectivo conjunto de inyección (8) para inyectar fluido de procesamiento (9) sobre los recipientes (3) y un respectivo conjunto de ajuste (17, 18, 19) para regular la temperatura del fluido de procesamiento (9) ; en donde la etapa de identificación incluye una identificación adicional de varios de dichos puntos de referencia por lo menos para una subzona (4a; 4b; 4c; 4d) de la zona de calentamiento (4) y/o para una subzona (5a; 5b; 5c) de la zona de tratamiento térmico (5) .