Sistema de infusión para un producto alimenticio líquido y procedimiento para el calentamiento directo de un producto alimenticio líquido en un sistema de infusión.

Sistema de infusión (1) para un producto alimenticio líquido que ha de calentarse (P) que incluye unacámara de infusión (2a,

2b, 2c), delimitada por un recipiente de infusión (2) con un fondo (2d) que se estrecha haciaabajo, con una entrada de producto (3.6) para el producto alimenticio que ha de calentarse (P) en su zona superior(2b) y con una salida de producto (2g) para el producto alimenticio calentado (P') en su zona inferior (2c), y presentauna entrada de vapor para el vapor como medio de calentamiento en la zona superior (2b), caracterizado porque

• la entrada de vapor está configurada en forma de dos entradas de vapor (3.7.1, 3.7.2) separadas unade otra espacial y reotécnicamente,

• porque la primera entrada de vapor (3.7.1) está conectada, de forma que permite el paso de fluido,con un segundo canal (3.3d) y el segundo canal (3.3d) desemboca en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) enel centro de la zona superior (2b),

• porque la entrada de producto (3.6; 3.6a, 3.6b) está unida, de forma que permite el paso de fluido, conun primer canal (3.9) que rodea de forma anular al segundo canal (3.3d) y también desemboca en lacámara de infusión (2a, 2b, 2c) en la zona superior (2b) y desde arriba,

• y porque la segunda entrada de vapor (3.7.2; 3.7.2a, 3.7.2b) está unida, de forma que permite el pasode fluido, con una pluralidad de aberturas de entrada (2n.1, 2n.2), las cuales están dispuestas de formaanular, rodean por fuera de forma radial al primer canal (3.9) y también desembocan en la cámara deinfusión (2a, 2b, 2c) en la zona superior (2b) y desde arriba.

Sistema de infusión para un producto alimenticio liquido y procedimiento para el calentamiento directo de un producto alimenticio liquido en un sistema de infusión.

Campo técnico La invención se refiere a un sistema de infusión para un producto alimenticio líquido que ha de calentarse, en especial, un producto lácteo tal como leche, nata o yogurt, el cual incluye una cámara de infusión delimitada por un recipiente de de infusión con un fondo cónico que se estrecha hacia abajo, con una entrada de producto en su zona superior para el producto alimenticio que ha de calentarse y con una salida de producto en su zona inferior para el producto alimenticio que ha de calentarse, y que en la zona superior presenta una entrada de vapor para el vapor como medio de calentamiento. Además, la invención se refiere a un procedimiento para el calentamiento directo de un producto alimenticio líquido del tipo antes indicado que ha de calentarse en un sistema de infusión con la estructura básica antes descrita mediante vapor como medio de calentamiento, así como el uso del sistema de infusión antes indicado en una instalación de procesos para la fabricación, entre otras cosas, de leche UHT (a temperatura ultraalta, o ultrapasteurizada) o leche ESL (Extended Shelf Live, de larga vida) .

Estado de la técnica El tratamiento térmico de productos alimenticios para prolongar su periodo de caducidad es un procedimiento conocido y empleado con frecuencia. Los productos alimenticios pueden ser, por ejemplo, productos lácteos tales como, por ejemplo, leche, nata o yogurt. El tratamiento térmico mediante vapor como medio de calentamiento (normalmente vapor de agua en estado sobrecalentado) puede realizarse con los más diversos procedimiento, ya sea de forma directa o indirecta ([1], Heinz –Gerhard KESSLER, Lebensmittel-Verfahrentechnik, Schwerpunkt Molkereitechnologie, 1ª ed., Munich – Weihenstephan, editorial A. Kessler, 1976, pp. 154 a 159) . Entre los procedimientos indirectos se encuentran, por ejemplo, el calentamiento mediante diferentes versiones de intercambiadores de calor (intercambiador de haces de tubos, intercambiador de calor de placas) . Los procedimientos directos comprenden dos grupos principales, a saber, el procedimiento por inyección mediante vapor ([1], pp. 154, 155) y el procedimiento por infusión mediante vapor ([1], p. 156) .

Mediante el intercambio de calor directo entre el vapor y el producto alimenticio líquido, este se calienta de forma directa, rápida y eficiente. Como consecuencia de este rápido procedimiento, puede reducirse el tiempo de tratamiento, lo cual conduce en general a una menor acción térmica sobre el producto alimenticio y, con ello, se obtiene un producto alimenticio que, sobre todo en relación con el sabor, conserva un nivel de calidad superior. El rápido y cuidadoso tratamiento térmico en el caso del procedimiento de calentamiento directo se paga al precio de un mayor coste energético en comparación con el procedimiento de calentamiento indirecto. Por tanto, existen esfuerzos en dirección a mejorar las condiciones de transferencia de calor en los procedimientos directos del tipo en cuestión, lo cual conduciría forzosamente a una menor diferencia de temperatura necesaria entre el soporte de calor en forma de vapor y el producto alimenticio que ha de calentarse y, con ello, favorecería adicionalmente el cuidadoso tratamiento del mismo.

En el caso del procedimiento por inyección, el producto alimenticio que ha de calentarse se transporta a través de un inyector. El vapor se inyecta directamente en el producto alimenticio con una presión mayor con el objetivo de su calentamiento y el intercambio de calor finaliza en una denominada ‘cámara de mezcla’ (DE102007017704A1) .

En el procedimiento por infusión en el que se emplea el calentamiento por infusión, el producto alimenticio finamente distribuido se calienta en una cámara de vapor. En este procedimiento, la presión del sistema de producto y la presión del vapor son prácticamente idénticas. Con ello, la diferencia de temperatura entre el medio de calentamiento y el producto alimenticio es claramente menor que en el procedimiento por inyección, teniendo ello como consecuencia un tratamiento más respetuoso con el producto. Las desventajas del procedimiento por infusión en relación con el procedimiento por inyección consisten en una técnica de procedimiento más complicada y en mayores costes de inversión. Una visión general de concepciones de procedimientos para la esterilización de productos alimenticios, en especial, considerando también procedimientos de calentamiento directo del tipo antes descrito, la ofrecen Saskia SCHWERMANN y Uwe SCHWENZOW en “Verfahrenskonzepte zur Herstellung von ESL-Milch”, artículo formado por tres partes, en Deutsche Milchwirtschaft, 11/2008 a 13/2008 (año 59º) . No obstante, en relación con el principio de infusión, en el punto 4 de dicha publicación solo se da a conocer un recipiente de de infusión al que se alimenta vapor y el producto alimenticio que ha de calentarse en la zona superior del recipiente y se extrae el producto alimenticio calentado en el extremo inferior del fondo cónico del recipiente.

El documento DK169248B1 da a conocer una instalación para la esterilización de leche. Una instalación de este tipo se conoce como instalación UHT directa (instalación a ultraalta temperatura directa) . En estas instalaciones, la leche, que se alimenta a una cámara denominada ‘cámara de infusión’, se introduce en una atmósfera de vapor de modo que la leche se calienta a una temperatura de aproximadamente 140 ºC. La cámara de infusión antes mencionada se corresponde, en relación con sus características genéricas, con una cámara de infusión del sistema de infusión de tipo genérico que es objeto de la invención.

Las características fundamentales de la conocida cámara de infusión antes mencionada consisten en que la leche que ha de calentarse se alimenta, en la zona central de la cabeza, a un recipiente de de infusión dotado de un fondo cónico que delimita la cámara de infusión a través de una pluralidad de aberturas. Además, la leche, que de este modo se distribuye en finas gotitas, debe caer libremente en una atmósfera de vapor a presión (denominada ‘corriente descendente’) sin que durante el proceso de calentamiento exista la posibilidad —esto sería lo ideal— de que en su recorrido hacia la salida entre en contacto con ninguna superficie del fondo cónico. El vapor se alimenta en la zona de la cabeza del recipiente a través de un revestimiento de la carcasa perforado por una pluralidad de aberturas, es decir, visto en la dirección radial, el vapor se acerca desde fuera al chorro de producto central.

En el estado de la técnica se han dado a conocer otros recipientes de de infusión para las aplicaciones de las que aquí se trata, los cuales operan todos según el principio básico que se ha expuesto antes brevemente, y se distinguen estructuralmente, por una parte, en cuanto a la división, distribución y alimentación del producto que ha de calentarse en la zona de la cabeza del recipiente y, por otra parte, en cuanto a la alimentación de vapor también en la zona de la cabeza del recipiente. Como sustitutos de estos en la forma estructural predominante en el procedimiento por infusión, a continuación se exponen brevemente los recipientes de de infusión según los documentos EP0650332B1 y EP1536702B1.

En el documento EP0650332B1 se describe un dispositivo de calentamiento por corriente descendente en el que el líquido que ha de calentarse se alimenta de forma central desde arriba a una cámara a presión a través de un canal de alimentación de líquido que se adentra un poco dentro de esta y se esparce en forma de chorros de líquido a través de una placa de alimentación dotada de un número de canales de placa. El vapor se alimenta lateralmente en el espacio de la cabeza de la cámara de presión por encima del punto de distribución para el líquido y se introduce de arriba hacia abajo de forma concéntrica alrededor de este punto de distribución a través de una placa de distribución de vapor dotada de una pluralidad de aberturas de la cámara de presión que se prolonga por debajo.

A partir del documento EP1536702B1, que procede del documento WO03/103418A1, se conoce un dispositivo para un dispositivo de calentamiento a vapor para un producto alimenticio líquido que incluye un recipiente a presión que presenta un fondo cónico con una entrada para el producto alimenticio en su zona superior y con una salida para el producto alimenticio en su zona inferior. En este caso, la entrada de producto está prevista de modo que el producto alimenticio que entra en... [Seguir leyendo]

1. Sistema de infusión (1) para un producto alimenticio líquido que ha de calentarse (P) que incluye una cámara de infusión (2a, 2b, 2c) , delimitada por un recipiente de infusión (2) con un fondo (2d) que se estrecha hacia abajo, con una entrada de producto (3.6) para el producto alimenticio que ha de calentarse (P) en su zona superior (2b) y con una salida de producto (2g) para el producto alimenticio calentado (P’) en su zona inferior (2c) , y presenta una entrada de vapor para el vapor como medio de calentamiento en la zona superior (2b) , caracterizado porque

• la entrada de vapor está configurada en forma de dos entradas de vapor (3.7.1, 3.7.2) separadas una de otra espacial y reotécnicamente,

• porque la primera entrada de vapor (3.7.1) está conectada, de forma que permite el paso de fluido, con un segundo canal (3.3d) y el segundo canal (3.3d) desemboca en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) en el centro de la zona superior (2b) ,

• porque la entrada de producto (3.6; 3.6a, 3.6b) está unida, de forma que permite el paso de fluido, con un primer canal (3.9) que rodea de forma anular al segundo canal (3.3d) y también desemboca en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) en la zona superior (2b) y desde arriba,

• y porque la segunda entrada de vapor (3.7.2; 3.7.2a, 3.7.2b) está unida, de forma que permite el paso de fluido, con una pluralidad de aberturas de entrada (2n.1, 2n.2) , las cuales están dispuestas de forma anular, rodean por fuera de forma radial al primer canal (3.9) y también desembocan en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) en la zona superior (2b) y desde arriba.

2. Sistema de infusión según la reivindicación 1, caracterizado porque las aberturas de entrada (2n.1, 2n.2) están configuradas en forma de una primera corona de aberturas de entrada (2n.1) y una segunda corona de aberturas de entrada (2n.2) , y porque la primera corona de aberturas de entrada (2n.1) rodea por fuera de forma radial a la segunda corona de aberturas de entrada (2n.2) .

3. Sistema de infusión según la reivindicación 2, caracterizado porque la primera y la segunda coronas de aberturas de entrada (2n.1, 2n.2) desembocan directamente en la zona de pared de una abertura superior del recipiente (2s) , a través de la cual se abre la zona superior (2b) hacia arriba hacia el primer canal (3.9) y el segundo canal (3.3d) .

4. Sistema de infusión según la reivindicación 2 o 3, caracterizado porque la primera corona de aberturas de entrada (2n.1) está orientada en paralelo al eje longitudinal (L) y la segunda corona de aberturas de entrada (2n.2) está orientada inclinada hacia abajo respecto al eje longitudinal (L) .

5. Sistema de infusión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer canal (3.9) posee en la zona superior (2b) un primer punto de desembocadura (E1) , el segundo canal (3.3d) posee en la zona superior (2b) un segundo punto de desembocadura (E2) y las aberturas de entrada (2n.1, 2n.2) poseen un tercer punto de desembocadura (E3) , porque el segundo y el tercer puntos de desembocadura (E2, E3) están dispuestos aproximadamente a la misma altura, y porque el primer punto de desembocadura (E1) está previsto por encima del segundo punto de desembocadura (E2) .

6. Sistema de infusión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer canal (3.9) presenta en su primer punto de desembocadura (E1) una sección transversal de paso (A) variable.

7. Sistema de infusión según la reivindicación 6, caracterizado porque la sección transversal de paso

(A) puede modificarse gradualmente o por etapas.

8. Sistema de infusión según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque la sección transversal de paso (A) posee la forma de una sección transversal de paso anular que se forma entre un orificio (3.8a) en una contrabrida de cabeza (2n) que delimita la zona superior (2b) de la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) y una parte inferior del cuerpo (3.3c) que atraviesa el orificio (3.8a) , introduciéndose esta última en la zona superior (2b) , estrechándose hacia allí de forma radial en el lado de fuera y formando una parte en el lado final de un cuerpo interior de la carcasa (3.3) que puede desplazarse axialmente por fuera del recipiente de infusión (2) en su eje longitudinal (L) .

9. Sistema de infusión según la reivindicación 7, caracterizado porque el orificio (3.8a) está configurado como tobera convergente.

10. Sistema de infusión según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque el cuerpo interior de la carcasa (3.3) aloja radialmente en el lado de dentro al segundo canal (3.3d) , el cual presenta, a través de varias

aberturas de admisión (3.3f) dispuestas distribuidas por el contorno del cuerpo interior de la carcasa (3.3) , una conexión con el entorno perimetral del cuerpo interior de la carcasa (3.3) .

11. Sistema de infusión según la reivindicación 10, caracterizado porque el segundo canal (3.3d) se ensancha en forma de difusor en su punto de salida en la parte inferior del cuerpo (3.3c) , y porque el contorno interior en forma de difusor y una superficie de revestimiento que se estrecha hacia abajo de la parte inferior del cuerpo (3.3c) configuran en el lado final un borde periférico (3.3e) en forma de canto cortante.

12. Sistema de infusión según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque está prevista una cabeza de infusión (2) dispuesta en la parte de arriba de la contrabrida de cabeza (2n) , la cual está formada por una carcasa de producto (3.1) contigua a la contrabrida de cabeza (2n) y una carcasa de vapor (3.2) adyacente a esta, porque la carcasa de producto (3.1) y la carcasa de vapor (3.2) están atravesadas de forma obturada y desplazable desde el cuerpo interior de la carcasa (3.3) en la dirección del eje longitudinal (L) , porque una parte central y la parte inferior (3.3a, 3.3c) del cuerpo interior de la carcasa (3.3) forman con la carcasa de producto (3.1) una cámara anular de producto (3.4) con la entrada de producto (3.6; 3.6a, 3.6b) , y la parte central del cuerpo (3.3a) y una parte superior del cuerpo (3.3b) así como una varilla de ajuste (3.10) adyacente a esta última del cuerpo interior de la carcasa (3.3) forman con la carcasa de vapor (3.2) una cámara anular de vapor (3.5) con la primera entrada de vapor (3.7.1) .

13. Sistema de infusión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la zona inferior (2c) de la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) está previsto un dispositivo de captación (4) , porque este último está formado por al menos una tolva de captación (4.1) cuyo revestimiento de entrada (4.1a) que se estrecha cónicamente hacia abajo desemboca en un canal de evacuación (4.1b) abierto hacia abajo, y porque el canal de evacuación (4.1b) está alineado con un canal de salida (2f) dispuesto en un tubo de salida (2e) , conectándose el tubo de salida (2e) con su extremo superior en el fondo (2d) y transformándose en su extremo inferior en la salida de producto (2g) .

14. Sistema de infusión según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos el fondo (2d) está realizado con una pared doble y, entre las dos paredes está previsto un espacio para refrigerante (2h) que puede solicitarse con refrigerante (K) .

15. Procedimiento para el calentamiento directo de un producto alimenticio líquido (P) en un sistema de infusión (1) con una cámara de infusión (2a, 2b, 2c) que alimenta el producto alimenticio que ha de calentarse (P) en la zona superior (2b) , y desde la cual se evacúa el producto alimenticio calentado (P’) en la zona inferior (2c) , atravesando el producto alimenticio que va a calentarse (P) y que entra, finamente distribuido, en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) en forma de corriente descendente, alimentándose vapor a la zona superior (2b) , y entrando en un intercambio de calor con el vapor durante todo el tiempo de permanencia del producto alimenticio que ha de calentarse (P) en la cámara de infusión (2a, 2b, 2c) , caracterizado porque

• un primer vapor (D1) se alimenta de forma centrada de arriba hacia abajo a la zona superior (2b) como chorro libre interior,

• porque el producto alimenticio que va a calentarse (P) se alimenta de arriba hacia abajo a la zona superior (2b) como chorro libre anular central que rodea al chorro libre interior del primer vapor (D1) ,

• y porque el segundo vapor (D2) se alimenta de arriba hacia abajo a la zona superior (2b) como chorro libre anular exterior que rodea al chorro libre central.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque el producto alimenticio que ha de calentarse (P) se configura en finas gotitas (T) en la entrada en la zona superior (2b) .

17. Procedimiento según la reivindicación 15 o 16, caracterizado porque el aporte de calor al producto alimenticio que va a calentarse (P) se controla mediante la relación de volumen entre el primer y el segundo vapor (D1, D2) .

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el producto alimenticio que va a calentarse (P) es un producto lácteo.

19. Uso de un sistema de infusión (1) según una o varias de las reivindicaciones 1 a 14 en una instalación de procesos para la fabricación de un producto lácteo.

20. Uso de un sistema de infusión (1) según la reivindicación 19, caracterizado porque el producto lácteo es una leche UHT (leche a ultraalta temperatura) o leche ESL (leche de larga vida) , porque el producto alimenticio que va a calentarse (P) , la leche que va a calentarse, se extrae de la instalación de procesos, se alimenta

al sistema de infusión (1) para el calentamiento de la leche, y porque el producto alimenticio calentado (P’) , la leche calentada, se procesa adicionalmente a continuación en la instalación de procesos.