Procedimiento para diseñar un producto alimenticio por crioextrusión empleando una regulación de temperatura predictiva.

Procedimiento para el diseno de al menos un producto alimenticio por crioextrusión con ayuda de una extrusora que comprende al menos un tornillo de extrusión impulsado por un motor y un conducto a la salida de al menos dicho tornillo de extrusión,

estando provista la extrusora de una doble envoltura que envuelve el tornillo de extrusión y en la que circula un fluido refrigerante, doble envoltura constituida por un solo módulo o varios módulos independientes estando provisto cada módulo de su llegada de fluido refrigerante y su extracción de gas, caracterizado por la realización de las siguientes medidas:

- se dispone de un sistema de adquisición y tratamiento de datos apto para adquirir la temperatura del producto a la salida del tornillo, adquirir y gestionar las temperaturas de gas a la salida del módulo o los módulos y controlar las modificaciones de la inyección o las inyecciones de fluido refrigerante en uno o varios de dichos módulos,

-se ha determinado y programado en dicho sistema una curva, determinada para dicho producto que se va a crioextruir, representando en abscisas X la diferencia Δ

entre la temperatura eficaz del producto a la salida y la instrucción de temperatura deseada para el producto a la salida y en ordenadas Y la instrucción que se va a aplicar para la temperatura del gas a la salida del módulo o los módulos, estando la curva organizada en tres zonas lineales: una zona brusca alrededor de una diferencia Δ

próxima a 0, rodeada por dos zonas de casi meseta.

- dicho sistema calcula la diferencia Δ entre la temperatura eficaz del producto a la salida del tornillo y la instrucción de temperatura deseada para el producto a la salida del tornillo,

- en función del signo de la diferencia Δ y de su valor absoluto, dicho sistema determina sobre dicha curva la instrucción o las instrucciones de temperatura que se va a inyectar en el bucle o los bucles de regulación de la temperatura del módulo o los módulos de enfriamiento.

Procedimiento para disenar un producto alimenticio por crioextrusión empleando una regulación de temperatura predictiva La presente invención se refiere al campo de la industria agroalimentaria y se refiere mas en particular a un procedimiento de extrusión en frio de productos alimenticios para su diseno. A continuación se hablara indistintamente de extrusión, crioextrusión, extrusión en frio, extrusora, terminos perfectamente identificados para el experto en la materia, algunos utilizan igualmente el termino " mezclador " o " mezclador de tornillo". El diseno de productos alimenticios ha llegado a ser un objetivo principal para las industrias durante los ultimos anos. En efecto, los consumidores demandan cada vez mas productos alimenticios en porciones, en formas originales y variadas, permitiendo dosificar facilmente las cantidades necesarias en su comida y suscitando igualmente el deseo gustativo. Otro objetivo es suministrar a los profesionales alimenticios productos dosificados facilmente utilizables. Para responder a esta exigencia, los industriales tienen a su disposición diferentes tecnicas, que no son, sin embargo, plenamente satisfactorias. La tecnica mas simple es la tecnica de sacabocados o de molde. El inconveniente principal de esta tecnica es que no permite obtener formas complejas ni utilizar una materia prima liquida, por otro lado es una fuente importante de residuos que es dificil de reutilizar teniendo en cuenta las normas alimentarias cada vez mas rigurosas. Una tecnica utilizada normalmente es la "maquina de bolas", que consiste en dos cilindros huecos contrarotativos entre los cuales se vierte una pasta alimenticia precongelada o no, que se desprende a continuación en forma de " bolas ", es decir, pellets que pueden experimentar a continuación una etapa de congelación. Dicho procedimiento se utiliza para la fabricación de productos alimenticios congelados de tipo sopa en " bloques ", espinacas en porciones, etc... Los productos asi obtenidos no son satisfactorios ya que no solamente presentan un aspecto exterior poco estetico, requiriendo la utilización de embalajes opacos, sino que poseen ademas una forma limitada por la geometria de la maquina que no permite realizar mas que bolas, en ningun caso formas ludicas por ejemplo para los ninos. Por ultimo, es imposible dosificar de manera precisa la cantidad de producto alimenticio de las " bolas ". Las perdidas de producto son igualmente importantes. Otra tecnica que se puede utilizar es la extrusión de productos alimenticios, en particular la extrusión en frio. Numerosos productos alimenticios se pueden extruir, sean sólidos o semisólidos, como por ejemplo los pates para pan, galletas o productos de aperitivo, almidón, verduras, carnes, helados, chocolate, caramelos blandos, chicle (" goma de mascar ") , pate de fruta, caramelo, cereales, proteinas vegetales, caseina, queso fundido, alimentos para animales, etc......no siendo esta lista desde luego en absoluto exhaustiva. Clasicamente, una extrusora industrial consiste en un cilindro largo que comprende al menos un tornillo de extrusión en el interior, en uno de sus extremos una tolva de alimentación y en el otro un conducto de salida. En general, el tornillo de extrusión es impulsado por un motor rotativo cuya velocidad de rotación es controlada por un variador de frecuencia. Durante la extrusión a baja temperatura o los productos se enfrian incluso se congelan mas arriba de la etapa de extrusión, como se describe por ejemplo en la patente de EE.UU. 4.795.650 o los productos son directamente enfriados incluso congelados en la propia extrusora. En este ultimo caso o el enfriamiento se realiza por el exterior de la extrusora, es decir, que un fluido de enfriamiento circula alrededor del cuerpo de la extrusora, por ejemplo salmuera, amoniaco, agua glicolada, nitrógeno liquido, di6xido de carbono, como se describe por ejemplo en la patente de EE.UU. 2003/0211192 o la patente de EE.UU. 2005/0132902 o el enfriamiento se realiza por contacto directo inyectando un fluido de enfriamiento en el producto extruido, como se describe por ejemplo en la patente europea EP-0250381 o la patente de EE.UU. 2006/0283196. Segun una de las versiones conocidas de la crioextrusión, el medio de circulación de un fluido refrigerante consiste en una doble envoltura rodeando el tornillo de extrusión y en la que circula un fluido refrigerante. La doble envoltura puede estar constituida por diversos m6dulos independientes asociados entre si por conductos de tipo tubos, que permiten el paso del fluido refrigerante de un m6dulo al otro, llegando el tornillo o los tornillos de extrusión a colocarse en el cilindro formado por la asociación de m6dulos de la doble envoltura, estando provisto cada m6dulo de su llegada de fluido refrigerante y de su extracción de gas, en ciertos casos, algunos m6dulos estan ramificados en serie de circulación de gas, dos a dos.

Estos procedimientos, te6ricamente atractivos, son dificilmente explotables industrialmente. En efecto, presentan el inconveniente principal de bloquear el tornillo o los tornillos de la extrusora por un descenso demasiado rapido de la temperatura del producto. En efecto, cuando la temperatura del producto alimenticio extruido baja demasiado rapidamente, la viscosidad del producto aumenta muy rapidamente y comporta un aumento del par sobre el tornillo o los tornillos y asi pues la intensidad del motor, activando asi la seguridad termica del motor y en consecuencia su bloqueo. Por esta razón, este tipo de procedimiento de extrusión en frio es dificilmente utilizable como tal en la industria para el diseno de productos alimenticios con una fuerte viscosidad.

Por otro lado, hay que senalar que el control de la temperatura de salida de los productos se demuestra muy dificil en la practica.

No siendo facilmente controlable la temperatura del producto, el producto de salida tiene tendencia a volverse progresivamente demasiado frio, lo que tiene como consecuencia el endurecimiento del producto y el riesgo de bloqueo de la maquina, por el contrario si los m6dulos estan demasiado calientes es dificil obtener la temperatura deseada.

La situación actual se caracteriza por el hecho de que es el operador quien gestiona de manera casi empirica la situación: mide la temperatura de los productos al final de la formación y aproximadamente o no emprende ninguna acción o aumenta la inyección de cri6geno para intentar alcanzar una temperatura de salida insuficientemente baja.

Asi, el problema tecnico al que intenta responder la presente invención es la disposición de un procedimiento industrial que permita conferir una textura suficientemente sólida a los productos alimenticios inicialmente liquidos, semisólidos y/o sólidos, para efectuar un diseno de los mismos en porciones calibradas y poseyendo un aspecto estetico satisfactorio, y aportando un buen dominio de la temperatura de obtención de los productos.

Como se vera con mas detalle a continuación, este problema se ha resuelto por la presente invención, que propone una mejora del procedimiento de extrusión en frio, tambien denominada crioextrusión.

Para ello, el procedimiento propuesto se basa en la siguiente aproximación:

- un sistema de adquisición y tratamiento de los datos adquiere y gestiona las temperaturas del gas a la salida del m6dulo o de los m6dulos y es apto para controlar la modificación de la inyección o las inyecciones de cri6geno (por ejemplo nitrógeno liquido) mediante solenoides o valvulas de regulación;

- el sistema calcula la diferencia entre la temperatura eficaz del producto y las instrucciones de temperatura deseada para el producto a la salida del equipo. En función del signo de este resultado y su valor absoluto, el sistema determina las instrucciones de temperatura que se tiene que inyectar en los bucles de regulación de las temperaturas de los m6dulos de enfriamiento.

Estas instrucciones se calculan con respecto a un modelo que esta programado en el sistema.

- Como se vera mejor con ayuda de la figura 1 adjunta mas adelante, la curva representa X en abscisas = diferencia Δ entre la temperatura eficaz del producto y las instrucciones de temperatura deseada para el producto a la salida e Y en ordenadas = instrucciones que se tienen que aplicar para la temperatura del gas a la salida del m6dulo o los m6dulos y se organiza en tres zonas lineales: una zona muy brusca alrededor de una diferencia Δ próxima a 0, rodeada por dos zonas mucho mas progresivas de casi meseta, la curva concierne a un caso en que el cri6geno es nitrógeno liquido;

- Cuanto mas negativa es la desviación Δ (el producto esta demasiado frio) , menos deben enfriarse los m6dulos (el sistema requerira una... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el diseno de al menos un producto alimenticio por crioextrusión con ayuda de una extrusora que comprende al menos un tornillo de extrusión impulsado por un motor y un conducto a la salida de al menos dicho tornillo de extrusión, estando provista la extrusora de una doble envoltura que envuelve el tornillo de extrusión y en la que circula un fluido refrigerante, doble envoltura constituida por un solo m6dulo o varios m6dulos independientes estando provisto cada m6dulo de su llegada de fluido refrigerante y su extracción de gas, caracterizado por la realización de las siguientes medidas:

- se dispone de un sistema de adquisición y tratamiento de datos apto para adquirir la temperatura del producto a la salida del tornillo, adquirir y gestionar las temperaturas de gas a la salida del m6dulo o los m6dulos y controlar las modificaciones de la inyección o las inyecciones de fluido refrigerante en uno o varios de dichos m6dulos, -se ha determinado y programado en dicho sistema una curva, determinada para dicho producto que se va a crioextruir, representando en abscisas X la diferencia Δ entre la temperatura eficaz del producto a la salida y la instrucción de temperatura deseada para el producto a la salida y en ordenadas Y la instrucción que se va a aplicar para la temperatura del gas a la salida del m6dulo o los m6dulos, estando la curva organizada en tres zonas lineales: una zona brusca alrededor de una diferencia Δ próxima a 0, rodeada por dos zonas de casi meseta.

- dicho sistema calcula la diferencia Δ entre la temperatura eficaz del producto a la salida del tornillo y la instrucción de temperatura deseada para el producto a la salida del tornillo,

- en función del signo de la diferencia Δ y de su valor absoluto, dicho sistema determina sobre dicha curva la 25 instrucción o las instrucciones de temperatura que se va a inyectar en el bucle o los bucles de regulación de la temperatura del m6dulo o los m6dulos de enfriamiento.

2. Procedimiento segun la reivindicación 1, en el que el fluido refrigerante es nitrógeno liquido.

3. Procedimiento segun la reivindicación 2, en el que la superficie de dicha doble envoltura en contacto con el producto alimenticio se mantiene a una temperatura inferior o igual a aproximadamente -90º C.

4. Procedimiento segun la reivindicación 2 6 3, en el que dicho sistema aplica una lógica de regulación segun la cual cuanto mas negativa la desviación Δ mas va a requerir el sistema una instrucción de temperatura del gas próxima a 0º C, cuanto mas tienda a 0 la desviación Δ mas va a requerir el sistema una instrucción de temperatura del gas próxima a una temperatura de equilibrio determinada de antemano y cuanto mas positiva la desviación Δ mas va a requerir el sistema una instrucción de temperatura del gas próxima a -196º C.

5. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el producto alimenticio esta a una temperatura inferior a aproximadamente 0, 1º C a aproximadamente 1º C en su punto de inicio de la congelación a la salida de la extrusora.

6. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se aplica, para pasar de un producto determinado al tratamiento de un nuevo producto diferente, dos coeficientes multiplicadores en la curva 45 del producto precedente para obtener la nueva curva que se aplique al nuevo producto que se va a tratar: un primer coeficiente multiplicador se aplica a la desviación Δ, un segundo coeficiente multiplicativo b se aplica a la instrucción inyectada para la regulación de las temperaturas del gas.

7. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que la 50 extrusora comprende dos tornillos de extrusión, preferiblemente dos tornillos de extrusión contrarotativos y mas preferiblemente incluso dos tornillos de extrusión contrarotativos que comprenden al menos una porción del tipo Arquimedes y al menos una porción del tipo amasadora.

8. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende 55 ademas una etapa de corte del extruido con ayuda de un medio de corte colocado directamente a la salida del conducto, permitiendo dicho medio de corte el corte del producto alimenticio formado en porciones calibradas y eligiendose preferiblemente entre un hilo de corte, una lamina, una cuchilla, unas tijeras, un bisel o un cuchillo rotativo.

60 9. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que consiste en el diseno simultaneo de dos productos alimenticios por coextrusión.

10. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que comprende ademas una etapa de registro de parametros de reglaje relativos a la extrusión para un producto o varios productos determinados en un medio de supervisión, de manera que le baste al operador indicar a dicho medio de supervisión que producto desea extruir para que la extrusora sea regulada automaticamente en consecuencia.

11. Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el producto que se va a crioextruir se elige entre: pures de verduras, timbales de verduras, palets y tortas de verduras, espinacas picadas, potajes, cremas, sopas, caldos, salsas, platos preparados, preparaciones de pescados especialmente palitos de pescados, preparaciones para crepes, carne picada, salchichas, nuggets, hierbas congeladas, quesos en porciones, galletas de aperitivo, cereales, frutas, compotas, salsas y capas azucaradas, polos, cremas heladas y postres helados.