PROCEDIMIENTO DE CONTROL DE LA CONCENTRACIÓN POR CONGELACIÓN PROGRESIVA.

Procedimiento de control de la concentración por congelación progresiva Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de control de la concentración por congelación progresiva. El llamado procedimiento de concentración llega para tener en cuenta la concentración de líquidos objetivo de alimentos y medicamentos para la obtención de concentrados de una calidad superior. Aunque el procedimiento de cristalización de suspensión y el procedimiento de la concentración por congelación progresiva se conocen como ejemplos del procedimiento de concentración, la presente invención se refiere al procedimiento de la concentración por congelación progresiva y en particular a un procedimiento de control de la concentración progresiva de un líquido objetivo, mientras un líquido objetivo y un medio de refrigeración están circulando. Como se describe, por ejemplo, en Shokuhin-To-Gijutsu ("Alimentos y Tecnologías"), vol. 318, páginas 1-8 (diciembre, 1997) y las Actas de la Sociedad Japonesa de Ingeniería de Alimentos ((2000), página 85) y el documento US3667243A, se ha conocido un procedimiento de la concentración por congelación progresiva a concentrado de congelación en un líquido objetivo, haciendo que un medio de refrigeración circule a través de una ruta de flujo de medio de refrigeración de un aparato de concentración, mientras se hace que el líquido objetivo circule a través de una ruta de flujo de líquido objetivo de este aparato para formar gradualmente cristales de hielo en las superficies de la pared de la ruta de flujo del líquido objetivo. En este procedimiento de la concentración por congelación progresiva, el caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la interfaz de hielo y líquido durante la concentración son dos factores importantes que influyen significativamente en la eficacia de la concentración del líquido objetivo. Si la caudal del líquido objetivo en la interfaz de hielo y líquido es demasiado lenta, en consecuencia, la proporción de contenido de soluto en los cristales de hielo se convierte en demasiado alta. Si es demasiado rápida, por el contrario, la carga en el aparato de concentración se convierte, en consecuencia, grande. Si la velocidad de crecimiento de los cristales de hielo es demasiado rápida, la relación entre el contenido de soluto en los cristales de hielo se convierte, en consecuencia, en demasiado alta. Si es demasiado lenta, por otro lado, el tiempo de concentración se hace en consecuencia demasiado largo. En este procedimiento de la concentración por congelación progresiva tal como se describió anteriormente, es importante ajustar tanto la caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la interfaz de hielo y líquido durante la concentración, pero no ha sido propuesto ningún procedimiento para controlar estos factores. De manera ordinaria, ya sea la velocidad de rotación de la bomba para hacer circular el líquido objetivo y la temperatura del medio refrigerante se mantienen en niveles fijos, o se estiman la caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la superficie de hielo líquido durante la concentración y la velocidad de rotación de la bomba para hacer circular el líquido objetivo se rebaja gradualmente o la temperatura del medio refrigerante se reduce cuando transcurre el tiempo para la concentración. Con estos procedimientos de la técnica anterior, sin embargo, no es posible optimizar la caudal del líquido objetivo o la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la interfaz de hielo y líquido durante la concentración, permitiendo que estos factores sufran cambios significativos. Sumario de la invención Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para controlar los dos factores citados (es decir, la caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la interfaz de hielo y líquido durante la concentración cuando un aparato de la concentración por congelación progresiva se usa para hacer circular un medio de refrigeración a través de su ruta de flujo de medio de refrigeración, mientras el líquido objetivo circula a través de su ruta de flujo de líquido objetivo para la concentración del líquido objetivo formando gradualmente cristales de hielo sobre la superficie de la pared de esta ruta de flujo del líquido objetivo) a los valores óptimos predeterminados. Un procedimiento de la presente invención para el control de la concentración progresiva puede ser caracterizado como que comprende las etapas de circulación de un medio de refrigeración a través de una ruta de flujo del medio de refrigeración de un aparato de concentración, mientras que la circulación de un líquido objetivo para la concentración a través de una ruta del flujo de líquido objetivo de este aparato de concentración, formando así gradualmente cristales de hielo en las superficies de las paredes de la ruta de flujo del líquido objetivo en concentración del líquido objetivo, conectando a esta ruta de flujo de líquido objetivo unos medios de detección de la expansión del volumen para la detección de la expansión del volumen del líquido objetivo, obteniendo el espesor de los cristales de hielo en la ruta del flujo del líquido objetivo a partir de la expansión del volumen detectado mediante los medios de detección de la expansión del volumen, y controlando la caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la ruta de flujo del líquido objetivo para convertirse, respectivamente, en un valor de la caudal determinado y un valor de la velocidad de crecimiento determinado mediante la realización de la operación A y la operación B que se describen a continuación, en función del espesor obtenido. Anteriormente, la operación A es una operación que comprende las etapas de cálculo del diámetro interior de los cristales de hielo en la ruta del flujo de líquido objetivo a partir del espesor obtenido, calculando un volumen de flujo requerido del líquido 2 E04255362 21-10-2011   objetivo en la ruta del flujo del líquido objetivo a partir del diámetro interior calculado y la caudal determinada, y ajustando el volumen de la circulación del líquido objetivo de tal manera que el volumen de flujo medido del líquido objetivo dentro de la ruta del flujo del líquido objetivo se convierte igual al volumen de flujo requerido, y la operación B es una operación que comprende las etapas de calcular la velocidad de crecimiento real del frente de hielo en la ruta del flujo del líquido objetivo a partir del espesor obtenido y ajustando la temperatura y/o el volumen de circulación del medio de refrigeración de tal manera que la velocidad de crecimiento real calculada es igual al valor de la velocidad de crecimiento determinado. En resumen, el procedimiento de esta invención es del tipo de la técnica anterior de circulación de un medio de refrigeración a través de una ruta de flujo del medio de refrigeración de un aparato de concentración, mientras que la circulación de un líquido objetivo de concentración a través de una ruta de flujo del líquido objetivo de este aparato de concentración, formando así gradualmente cristales de hielo en la superficie de las paredes de la ruta de flujo del líquido objetivo, pero se diferencia en que el caudal del líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en la ruta del flujo de líquido objetivo se ajustan de manera como para asumir los valores óptimos establecidos para ello. El aparato de concentración que se usa puede comprender uno o más tubos dobles cilíndricos. Si una pluralidad de estos tubos dobles se proporciona, se pueden organizar de diferentes maneras con los tubos conectados en serie o en paralelo, pero las disposiciones con tubos dobles, teniendo cada uno una ruta de flujo del líquido objetivo que se forma en el interior y se prefiere una ruta de flujo del medio de refrigeración formada en el exterior. Los que tienen dos o más de estos tubos dobles cilíndricos y que tienen las rutas de flujo de líquido objetivo para formar juntos una sola ruta de flujo de circulación son aún más preferibles. De acuerdo con la presente invención, unos medios de detección de la expansión del volumen para el líquido objetivo están conectados a la ruta de flujo del líquido objetivo del aparato de concentración y el espesor de los cristales de hielo en la ruta de flujo del líquido objetivo se obtiene a partir de la expansión del volumen del líquido objetivo detectada mediante estos medios de detección. Como la concentración del líquido objetivo continúa, los cristales de hielo crecen en las superficies de las paredes de la ruta de flujo de líquido objetivo y la cantidad total del líquido objetivo parece... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para controlar concentración por congelación progresiva, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: hacer circular un medio de refrigeración a través de una ruta de flujo de medio de refrigeración (11b, 12b, 13b, 14b) de un aparato de concentración por congelación, mientras circula un líquido objetivo para concentración por congelación a través de una ruta de flujo de líquido objetivo (11a, 12a, 13a, 14a) de dicho aparato de concentración por congelación, formando gradualmente cristales de hielo en las superficies de las paredes de dicha ruta de flujo de líquido objetivo en concentración de dicho líquido objetivo, caracterizado por conectar a dicha ruta de flujo de líquido objetivo unos medios de detección de la expansión del volumen (61a, 62a) para la detección de la expansión del volumen de dicho líquido objetivo; obtener el espesor de dichos cristales de hielo en dicha ruta de flujo de líquido objetivo a partir de la expansión del volumen detectada mediante dichos medios de detección de la expansión del volumen (61a, 62a); y controlar la caudal de dicho líquido objetivo y la velocidad de crecimiento del frente de hielo en dicha ruta de flujo de líquido objetivo para ser iguales, respectivamente, a un valor de la caudal determinada y a un valor de la velocidad de crecimiento determinada mediante la realización de una operación A y una operación B en base a dicho espesor obtenido; en el que dicha operación A comprende calcular el diámetro interior de dichos cristales de hielo en dicha ruta de flujo de líquido objetivo (11a, 12a, 13a, 14a) a partir de dicho espesor obtenido, calculando un volumen de flujo requerido de dicho líquido objetivo en dicha ruta de flujo de líquido objetivo (11a, 12a, 13a, 14a) a partir de dicho diámetro interior calculado y dicha caudal determinada, y ajustar el volumen de circulación de dicho líquido objetivo de tal manera que el volumen de flujo medido de dicho líquido objetivo dentro de dicha ruta de flujo de líquido objetivo es igual a dicho volumen de flujo requerido; y en el que dicha operación B comprende calcular la velocidad de crecimiento real de dicho frente de hielo en dicha ruta de flujo de líquido objetivo a partir de dicho espesor obtenido y ajustando al menos uno seleccionado del grupo que consiste en la temperatura y el volumen de circulación de dicho medio de refrigeración, de tal manera que dicha velocidad de crecimiento real calculada es igual a dicho valor de la velocidad de crecimiento determinada. 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicho aparato de concentración por congelación comprende tubos cilíndricos dobles (11, 12, 13, 14), teniendo cada uno dicha ruta de flujo de líquido objetivo (11a, 12a, 13a, 14a) formada en el interior y dicha ruta de flujo de medio de refrigeración (11b, 12b, 13b, 14b) formada en el exterior. 3. Procedimiento según la reivindicación 2, en el que dicho aparato de concentración por congelación comprende dos o más tubos cilíndricos dobles (11, 12, 13, 14), estando conectadas las rutas de flujo de líquido objetivo de dichos dos o más tubos cilíndricos dobles para formar juntas una ruta de flujo de circulación. 4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos medios de detección de la expansión del volumen (61a, 62a) determinan la cantidad de dicho líquido objetivo derramado de dicha ruta de flujo de líquido objetivo mediante la detección de una cantidad seleccionada del grupo que consiste en presión, peso y nivel de la superficie del líquido. 5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dichos medios de detección de la expansión del volumen (61a, 62a) determinan la cantidad de dicho líquido objetivo derramado de dicha ruta de flujo de líquido objetivo mediante la detección del volumen de flujo integrado de dicho líquido objetivo derramado de dicha ruta de flujo de líquido objetivo. 6. Procedimiento según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que dicho volumen de circulación de dicho líquido objetivo se ajusta en dicha operación A controlando un movimiento rotativo de una bomba circulante de líquido objetivo (41, 43) mediante un control de frecuencia. 7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la temperatura de dicho medio de refrigeración se ajusta en dicha operación B mediante el control de un refrigerador (31, 32), que está adaptado para enfriar dicho medio de refrigeración. 8. Procedimiento según la reivindicación 6, en el que la temperatura de dicho medio de refrigeración se ajusta en dicha operación B mediante el control del volumen de flujo de una porción de dicho medio de refrigeración que se suministra desde un tanque de medio de refrigeración (32a) conectado a un refrigerador (32) en una entrada a dicha ruta de flujo del medio de refrigeración (14b) y de otra porción de dicho medio de refrigeración que se descarga desde una salida de dicha ruta de flujo del medio de refrigeración (14b) y vuelve a dicha entrada en dicha ruta de flujo del medio de refrigeración (14b) sin pasar a través de dicho tanque del medio de refrigeración (32a). 9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que el volumen de circulación de dicho medio de refrigeración se ajusta en dicha operación B mediante el control de movimiento de rotación de una bomba de circulación del medio de refrigeración (42, 44) mediante un control de frecuencia. 8 E04255362 21-10-2011   9 E04255362 21-10-2011   E04255362 21-10-2011