Una extrusora de husillo simple que comprende un husillo extrusor y medios de refrigeración,

estando caracterizada la mencionada extrusora por entre 2 y 6 roscas de entrada y un ángulo de ataque de entre 28 y 45 grados, de manera preferible entre 32 y 42 grados.

Procedimiento y aparato para producir un producto alimenticio congelado.

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento y un aparato para la producción de un producto alimenticio congelado y de manera más particular un helado.

Antecedentes de la invención

Las extrusoras de husillo tales como las extrusoras de husillo simple y doble se han usado ampliamente y durante mucho tiempo en la industria alimentaria, por ejemplo en la producción de productos basados en cereales. De manera más reciente, se ha propuesto el uso de extrusoras de husillo simple y doble en la congelación de helados.

El documento EP713650 describe un procedimiento y un aparato para la extrusión aireada de productos congelados en el que se usa una extrusora de husillo doble. Las características de los husillos en la extrusora es que tengan una relación longitud a diámetro de entre 30 y 60. No se describe si el diámetro al que se hace referencia es el diámetro del núcleo del husillo o el diámetro del núcleo del husillo más su paso. El Documento EP0808577 describe un procedimiento y aparato similar pero que usa una extrusora de husillo simple que tiene la misma geometría.

El Documento EP561118 describe un procedimiento y un aparato para la fabricación de espumas comestibles congeladas tales como helados en el que se usa un extrusor de husillo doble. La geometría del husillo se define mediante una relación (profundidad del canal/anchura del canal) de aproximadamente 0,1 y un ángulo de ataque de entre 22 y 30 grados.

El Documento WO97/26800 describe un procedimiento y un aparato para la fabricación de espumas comestibles congeladas tales como helados en el que se usa una extrusora de husillo simple. La geometría del husillo se define mediante una relación (longitud del husillo/diámetro interno de la carcasa de la extrusora) de entre 5 y 10, una relación (ángulo de ataque/diámetro externo del husillo) de 1 a 2 y una relación (diámetro externo del husillo/diámetro interno del husillo) de 1,1 a 1,4. De acuerdo con los dibujos, el husillo tiene una rosca de una sola entrada.

Uno de los grandes problemas a los que hay que hacer frente cuando se usa una extrusora para la fabricación de helado es que se requiere que la temperatura sea tan baja como sea posible a la vez que se mantiene un flujo aceptable, Sin embargo cuanto menor es la temperatura mayor es la resistencia al flujo, lo que genera el recalentamiento del producto que se está enfriando debido al rozamiento y limita la temperatura que se obtiene de esta manera. Existe, por tanto, una necesidad de optimizar la geometría de la extrusora de forma que se minimice el aumento en la fricción que se genera cuando el producto se refrigera con el objetivo de alcanzar una temperatura tan baja como sea posi- ble.

Se ha encontrado ahora que es posible aumentar drásticamente el rendimiento de una extrusora cuando se usa en la fabricación de helados mediante;

Ensayos y definiciones

1. Parámetros del husillo

Un husillo de extrusora se define mediante distintos parámetros que necesitan definiciones precisas. Con el fin de ayudar en la definición de tales parámetros se hace referencia a la Fig. 1, que describe un husillo equipado típico en una extrusora de husillo simple. Dicha extrusora se describe, por ejemplo, en Engineering principles of plasticating extrusion - Zehev Tadmor - Krieger Publishing Company 1978 - páginas 39 a 45.

Longitud del husillo: LT (longitud del husillo que está en contacto con la carcasa)

Longitud de ataque: Sp (distancia axial de una vuelta completa (husillo madre))

Rosca de entrada: un husillo puede tener más de una hélice, en el resto de la descripción, cada hélice se denomina una rosca de entrada, y el número de roscas de entrada es n. En la Fig. 1, el husillo que se representa tiene dos roscas de entrada.

Profundidad del canal: H (la distancia entre la base del husillo y la superficie interna de carcasa menos la distancia radial entre la parte superior del husillo y la superficie interna de la carcasa)

Diámetro del husillo De: diámetro de la carcasa menos la distancia entre la base del husillo y la superficie interna de la carcasa.

Ángulo de ataque: Arctg (Sp/pi.De)

Anchura de canal: wc (distancia entre las paletas a lo largo de una línea helicoidal que es perpendicular a la paleta).

Resumen de la invención

Es un primer objetivo de la presente invención proporcionar una extrusora que comprende un husillo extrusor caracterizado por entre 2 y 6 roscas de entrada, de manera preferible 2 y 5 roscas de entrada, y un ángulo de ataque de entre 28 y 45 grados, de manera preferible entre 32 y 42 grados.

De manera preferible la extrusora comprende medios de refrigeración, de manera más preferible, los medios de refrigeración están constituidos por un circuito de refrigeración por el que se hace circular un líquido de refrigeración. Incluso de manera más preferible, el líquido de refrigeración es amoníaco o nitrógeno.

Se ha encontrado que cuanto más grande sea el número de roscas de entrada, es mayor la temperatura requerida del amoníaco para conseguir una temperatura dada en la salida de la extrusora, mostrando que el incremento del número de roscas de entrada conduce a un mejor efecto de enfriamiento.

De manera preferible, la relación (H/wc) es inferior 0,2, de manera más preferible superior a 0,1. Se ha encontrado que para una relación H/wc baja, el intercambio de calor (refrigeración) mejora, pero la disipación térmica (calentamiento) debida al rozamiento aumenta. Inversamente, para una relación H/wc mayor, el intercambio de calor disminuye pero la disipación térmica disminuye todavía más, por tanto, se prefiere operar con una relación H/wc alta. Existe sin embargo un límite en la relación H/wc que puede usarse puesto que por encima de un cierto límite, el producto ya no es homogéneo termalmente y comienzan a aparecer zonas calientes y frías que ya no se vuelven a mezclar.

De manera preferible también, el husillo comprende entre 3 y 4 roscas de entrada y el líquido de refrigeración es amoníaco.

De manera preferible también, el husillo tiene una relación LT/De de entre 2 y 10, de manera más preferible entre 2 y 5, todavía de manera más preferible entre 2 y 4. Se ha encontrado, y en contra de lo que se había sugerido por la técnica anterior, que no solo no es necesario incluir husillos largos sino que efectivamente da como resultado un desperdicio de energía. Si el husillo es demasiado largo, la disipación de calor debida al rozamiento causado por el aumento de la viscosidad que se genera debido al enfriamiento tiende a igualar el efecto del enfriamiento, y los dos fenómenos (enfriamiento y disipación del calor) se equilibran y deja de producirse enfriamiento en el extremo del husillo. Sin embargo, el rozamiento que se produce en el extremo del husillo, en el que ya no hay enfriamiento, necesita un par adicional para mantener el husillo en rotación sin que se beneficie el procedimiento ni el producto final.

De manera preferible también, la extrusora es una extrusora de husillo simple.

Es un segundo objetivo de la invención proporcionar una extrusora que comprende un husillo extrusor que se caracteriza por un ángulo de ataque de entre 28 y 45 grados, de manera preferible entre 32 y 42, y una relación LT/De de entre 2 y 10, de manera preferible 2 y 5, de manera más preferible 2 y 4.

Es un tercer objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento para la fabricación de un producto alimenticio congelado, en el que una composición alimenticia se mezcla, airea y enfría hasta una temperatura de entre -4ºC y -7ºC y a continuación se procesa en una extrusora para un enfriamiento adicional hasta una temperatura de entre -12ºC y -20ºC, caracterizado en que la extrusora...

1. Una extrusora de husillo simple que comprende un husillo extrusor y medios de refrigeración, estando caracterizada la mencionada extrusora por entre 2 y 6 roscas de entrada y un ángulo de ataque de entre 28 y 45 grados, de manera preferible entre 32 y 42 grados.

2. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 1 en la que los medios de refrigeración están constituidos por un circuito de refrigeración por el que se hace circular un líquido de refrigeración.

3. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 2 en la que el líquido de refrigeración se selecciona entre el grupo constituido por amoníaco o nitrógeno.

4. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 3 en la que el husillo comprende entre 3 y 4 roscas de entrada y el líquido de refrigeración es amoníaco

5. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 1 en la que la relación LT/De del husillo está entre 2 y 10, de manera preferible entre 2 y 5, de manera más preferible entre 2 y 4.

6. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 1 en la que la relación H/wc está por debajo de 0,2, de manera preferible por encima de 0,1.

7. Una extrusora de husillo simple que comprende un husillo extrusor y medios de refrigeración, en la que el mencionado husillo extrusor tiene un ángulo de ataque de entre 28 y 45 grados, de manera preferible 32 y 42 grados, y una relación LT/De de entre 2 y 10, de manera preferible entre 2 y 5, de manera más preferible entre 2 y 4.

8. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 7 en la que los medios de refrigeración están constituidos por un circuito de refrigeración por el que se hace circular un líquido de refrigeración

9. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 8 en la que el líquido de refrigeración se selecciona entre el grupo constituido por amoníaco o nitrógeno.

10. Una extrusora de acuerdo con la reivindicación 9 en la que el husillo comprende entre 3 y 4 roscas de entrada y el líquido de refrigeración es amoníaco.

11. El procedimiento para la fabricación de un producto alimenticio congelado, en el que una composición alimenticia se mezcla, airea y enfría hasta una temperatura de entre -4ºC y -7ºC y a continuación se procesa en una extrusora para enfriamiento adicional hasta entre -12ºC y -20ºC, caracterizado en que la extrusora es la extrusora de husillo simple definida en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.