MÁQUINA PARA EL INTERCAMBIO DE CALOR CON UN PRODUCTO.

Máquina para el intercambio de calor con un producto, que comprende:

un recipiente tubular (1) en cuyo interior se aloja el producto, donde el recipiente tubular (1) comprende una sección transversal que comprende una geometría en forma de U; al menos un dispositivo térmico para calentar o enfriar el producto, donde dicho, al menos un, elemento térmico comprende un conducto de entrada (2) y un conducto de salida (3) de fluido caloportador; y al menos una pala rascadora interior al recipiente tubular (1) y configurada para arrastrar el producto interior a dicho recipiente tubular (1); permitiendo acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto gracias a una elevada mejora en la transferencia calorífica; así como simplificar el diseño de los componentes que forman parte la máquina objeto de invención.

Máquina para el intercambio de calor con un producto

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una máquina para el intercambio de calor con un producto determinado, donde dicho intercambio de calor incluye tanto procesos de calentamiento y de enfriamiento como procesos de desecado, y donde la máquina para el intercambio de calor objeto de invención se encuadra dentro del campo de la conservación y preparación de los alimentos.

Esta máquina para el intercambio de calor tiene como finalidad la ejecución de las tareas de calentamiento, enfriamiento o desecado de productos que pueden ser tanto alimentos, en una realización preferente, así como cualquier otro tipo de productos que deban ser calentados o enfriados, véase por ejemplo los fangos de las estaciones de aguas residuales. Y donde dicha máquina permite simplificar su diseño respecto del estado de la técnica conocido, acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto, enfriar o calentar el producto de tal modo que la relación entre la superficie de los elementos y el volumen de la máquina sea máxima; así como disponer de una serie de elementos que garantizan el correcto funcionamiento de la máquina objeto de invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A modo de introducción, es conocido el uso de máquinas intercambiadoras de calor para alimentos, ya sea para calentarlos, enfriarlos o para modificar la viscosidad de éstos; en ese sentido, es conocido el modelo de utilidad español ES 0291930 U, el cual se refiere a un dispositivo de refrigeración o calefacción en continuo de productos fluidos o pastosos; este dispositivo se constituye por tres recipientes concéntricos cerrados por una de sus bases y abiertos por la opuesta, estando en la parte abierta colocado un disco giratorio del que emergen múltiples brazos a los que se sujetan palas rascadoras de las paredes.

Entre las paredes de los tres recipientes se introduce un fluido de refrigeración o calentamiento para acondicionar térmicamente el fluido o pasta colocada en su interior; y donde la entrada y salida del producto se realiza desde la cara a la que van unidos los tres recipientes, y fluye desde el depósito interior, hasta su salida por el depósito exterior.

La dificultad de dicho aparato radica, por una parte, en que las cámaras a través de las cuales pasa el producto no son de las mismas dimensiones o capacidad, por lo que el tiempo de permanencia del producto en ellas es variable, resultando difícil realizar el cálculo de calentamiento o enfriamiento del mismo; adicionalmente la capacidad del aparato es bastante limitada, ya que aumenta proporcionalmente al diámetro del aparato, pudiendo resultar un depósito de elevadas dimensiones.

Según se produce el desgaste de las palas rascadoras, el producto va quedando adherido a las paredes de los recipientes con lo que se dificulta la transmisión térmica y, por tanto, el cocinado y/o enfriamiento del producto ensuciándose el mismo con suma facilidad.

Algunos de los inconvenientes presentados son solucionados por la solicitud de patente española P200602733 del mismo solicitante que la presente invención. La máquina descrita en dicha solicitud comprende una carcasa cilíndrica donde se efectúa el tratamiento de los alimentos, y en cuyo interior comprende al menos dos paredes acondicionadas térmicamente y al menos una pala que se desplaza ajustadamente entre ambas paredes; de este modo se aumenta la relación entre el volumen de la carcasa y la superficie tratada térmicamente, emulando los instrumentos de cocción tradicionales.

Sin embargo, esta máquina presenta el inconveniente de que no toda la pared es rascada, en particular el extremo superior de la pared acondicionada térmicamente, así como que todos los elementos de tratamiento térmico de los alimentos deben ser realizados en bloque, no existiendo la posibilidad de un montaje modular de los mismos.

Es por ello que se conoce la patente española de número de publicación 2333572 del mismo solicitante, en la cual se solventa los inconvenientes anteriormente mostrados, ya que dicha patente describe una máquina para el intercambio de calor con un producto, la cual comprende una cuba cilíndrica que comprende una pluralidad de separadores configurados para ser acoplados a un eje de la cuba, situándose entre dos elementos contiguos al menos un separador; de forma que entre los dos elementos contiguos se puede situar unas palas rascadoras que, en su movimiento de rotación, rascan las superficies exteriores de los elementos y separadores.

Pero existen dificultades referidas tanto al tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto, ya que éste, en función del tamaño de la máquina o el volumen del producto, puede ser excesivo; referidas también a la fabricación de la máquina, ya que el diseño de algunos de sus componentes puede resultar complicado o costoso de conseguir; así como la dificultad de percibir fallos o averías en el sistema durante su funcionamiento.

Es por ello que, a la vista de los inconvenientes anteriormente mencionados, se hace necesario la aparición de una nueva máquina para el intercambio de calor con un producto que permita solventar los inconvenientes citados anteriormente, en la línea de acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto gracias a una mejora en la transferencia calorífica; simplificar el diseño de los componentes de manera que no sólo se consiga reducir el coste de fabricación, sino que adicionalmente ayude a la transferencia calorífica citada; así como ser capaz de detectar fallos o averías en toda la máquina durante su funcionamiento.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una máquina para el intercambio de calor con un producto, que comprende las siguientes características técnicas:

Un recipiente tubular en cuyo interior se aloja el producto, preferentemente alimenticio, y donde dicho recipiente tubular comprende una sección transversal que comprende una geometría en forma de U;

al menos un dispositivo térmico para calentar o enfriar el producto, donde dicho, al menos un, dispositivo térmico comprende un conducto de entrada y un conducto de salida de fluido caloportador; y

al menos una pala rascadora interior al recipiente tubular y configurada para

arrastrar el producto interior a dicho recipiente tubular.

Se observa como característica fundamental y novedosa, que la sección del depósito tubular comprende una geometría en forma de U, y donde esta característica no ha de considerarse como una opción preferente de diseño, si no que tiene una serie de efectos técnicos claves:

1. Tal geometría permite crear una cámara de aire o vapor sobre la zona del producto a calentar o enfriar; esta cámara evita los posibles arrastres del producto cuando se trabaja evaporando, ya que la dimensión de dicha cámara provoca que el vapor descienda por debajo del punto crítico en el que los arrastres tienen lugar; mejorando la transferencia térmica y acelerando el proceso de calentamiento de dicho producto.

2. La geometría del recipiente tubular se simplifica en comparación con los recipientes utilizados actualmente en máquinas similares, ya que se contempla la posibilidad preferente de que el recipiente comprende una tapa plana que cierra la sección transversal en forma de U; y por tanto su fabricación es mucho más sencilla en comparación con la fabricación de una tapa curva o similar.

3. Y además de los efectos de mejora de la transferencia térmica y simplicidad del proceso de fabricación, el concepto de sección en U da un valor añadido ya que cuando dicha, al menos una, pala rascadora va girando, no se produce el efecto observado en los recipientes tubulares (normalmente cilíndricos) , ya que en estos últimos el producto es arrastrado con dicha, al menos una, pala rascadora con lo cual se observa un movimiento centrífugo de la masa del producto a calentar o enfriar. Por el contrario con la sección en U, ese movimiento centrífugo se rompe ya que el producto pasa de una superficie interior cilíndrica a una parte que no lo es (en la zona superior de la U) , y deja de seguir la tendencia centrífuga. Esto incrementa la turbulencia y agitación en el seno del material por lo que deja de comportarse de forma laminar y, por tanto, se mejora la transferencia calorífica de manera sustancial.

Prestar especial atención a que la geometría en forma de U puede ser extrapolable a otras geometrías similares, véase por ejemplo una sección en U biselada en sus partes curvas, pero que igualmente sigue definiendo la cámara de aire o vapor para mejorar la transferencia térmica entre el fluido caloportador y el producto a calentar...

1. Máquina para el intercambio de calor con un producto, que comprende:

un recipiente tubular (1) en cuyo interior se aloja el producto,

al menos un dispositivo térmico para calentar o enfriar el producto, donde dicho, al menos un, dispositivo térmico comprende un conducto de entrada (2) y un conducto de salida (3) de fluido caloportador; y

al menos una pala rascadora interior al recipiente tubular (1) y configurada para arrastrar el producto interior a dicho recipiente tubular (1) ;

estando el dispositivo caracterizado por que el recipiente tubular (1) comprende una sección transversal que comprende una geometría en forma de U.

2. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según la reivindicación 1, caracterizado por que el recipiente tubular (1) comprende una tapa plana (4) que cierra superiormente la sección transversal en forma de U.

3. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha, al menos una, pala rascadora está acoplada a un primer eje de giro;

el recipiente tubular (1) puede girar respecto de un segundo eje de giro (5) un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente tubular (1) ; y

donde el primer eje de giro puede girar durante la fase de calentamiento o enfriamiento del producto, y puede girar durante la descarga del producto independientemente del giro del segundo eje de giro (5) .

4. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo térmico comprende una pluralidad de elementos separadores (6) que definen los conductos de entrada (6a) y de salida (6b) del fluido caloportador en el interior del recipiente tubular (1) ; y

una pluralidad de elementos placa, situados entre una pareja de elementos separadores (6) , y donde dichos elementos placa son huecos y permiten el paso del fluido caloportador desde y hacia los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador respectivamente definidos en cada elemento separador (6) .

5. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según la reivindicación 4, caracterizado por que al menos un elemento separador (6) comprende un conducto de ventilación (7) configurado para la extracción de aire y fluidos incondensables.

6. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizado por que al menos un elemento separador (6) comprende un conducto detector (8) de fugas de producto o de fluido caloportador.

7. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recipiente tubular (1) comprende al menos un primer orificio (9a) que comunica el interior del recipiente tubular (1) con el exterior, y configurado para inyectar vapor en el interior del recipiente tubular (1) .

8. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recipiente tubular (1) comprende al menos un segundo orificio (10a) que comunica el interior del recipiente tubular (1) con el exterior, y configurado para inyectar gases de reacción en el interior del recipiente tubular (1) .

9. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el recipiente tubular (1) puede girar respecto de un segundo eje de giro (5) un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente; donde dicho segundo eje de giro (5) comprende al menos un cilindro neumático (11) encargado de fijar las posiciones de carga y descarga de dicho recipiente tubular (1) .

10. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según la reivindicación 3 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicha, al menos una, pala rascadora está situada entre dos elementos placa o un elemento placa y una pared lateral interior del recipiente tubular (1) , de forma que dicha, al menos una, pala rascadora entra en contacto con las superficies colindantes arrastrando y desplazando el producto por el interior del recipiente tubular (1) .

11. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según la reivindicación 10, caracterizado por que dicha, al menos una, pala rascadora está acoplada a una estructura giratoria exterior a la pluralidad de 10 elementos placa, e interior al recipiente tubular (1) .

12. Máquina para el intercambio de calor con un producto, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el producto a calentar o enfriar es un producto alimenticio.