Sistema para recuperar el efluente de un proceso de liofilización.

Sistema (200) para recuperar el efluente de un proceso de liofilización,

compuesto por: una cámara de vacío (101) conectada con una bomba de vacío (207); una primera unidad condensadora (201a) dotada de un primer depósito de recuperación (209a); y una segunda unidad condensadora (201b), con un segundo depósito de recuperación (209b); caracterizado en que la primera unidad condensadora (201a) está acoplada a la cámara de vacío (101) a través de una primera válvula de vacío (204a) accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío (207) a través de una segunda válvula de vacío (205a) accionable a distancia, y porque la segunda unidad condensadora (201b) está acoplada a la cámara de vacío (101) a través de una tercera válvula de vacío (204b) accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío (207) a través de una cuarta válvula de vacío (205b) accionable a distancia. Las cuatro válvulas de vacío (204a, 205a, 204b, 205b) son accionables selectivamente mediante una estación de control de programación (211), de modo que cada unidad condensadora (201a; 201b) se pueda conectar por separado con la cámara de vacío (101) y con la bomba de vacío (207), y de modo que cada unidad condensadora se pueda aislar selectivamente de tanto la cámara de vacío (101) como de la bomba de vacío (207) De este modo se permite que una unidad condensadora (201a;201b) se abra a la atmósfera para la extracción del efluente recogido y las operaciones de mantenimiento, mientras la otra está sometida al vacío, conectada con la cámara de vacío (101), y condensando el efluente.

SECTOR DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere al sector de la conservación biológica de bioproductos, incluyendo el sector de los alimentos derivados de animales, alimentos derivados de plantas, hierbas y otros elementos botánicos. La invención se refiere específicamente a los métodos y aparatos utilizados para la valorización y utilización posterior de los efluentes generados durante un proceso de liofilización para uso general y para su uso en la reconstitución del producto secado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el sector de la bioconservación, el proceso de liofilización constituye uno de los procesos más conocidos y de mayor éxito. La liofilización es el proceso de congelación de un producto al alto vacío para extraer la mayor parte de la humedad del producto, calentando a continuación el mismo producto al vacío en una cámara de vacío para extraer la poca humedad que permanece en el mismo.

El proceso de liofilización se implantó por primera vez durante la Segunda Guerra Mundial, como método de conservación de plasma sanguíneo y productos farmacéuticos. Con el paso del tiempo ha llegado a constituir un método reconocido de conservación de frutas, verduras y otros bioproductos cultivados para su comercialización. Los métodos de liofilización se están empleando más recientemente en diversos sectores técnicos que abarcan desde el tratamiento químico hasta la fabricación de conductores de superordenadores.

Las aplicaciones más generalizadas de la liofilización son operaciones en las que se procesan frutas, verduras, hierbas y otros consumibles disponibles en el mercado. El motivo principal para emplear el método de la liofilización no es económico, sino porque posiblemente sea el método de conservación óptimo para extraer el agua de un producto y el que implique menos daños para la estructura celular del mismo. De este modo se permite una mejor reconstitución del producto para que se parezca más a su estado natural previo a su desecación.

Se divulga en la US 4.081.914 un liofilizador para la liofilización de alimentos como zumos de frutas y café. El liofilizador descrito en dicha patente consta de una cámara de vacío conectada con una bomba de vacío y dos unidades condensadoras, cada una de las cuales se dota de un depósito de recuperación. Las unidades condensadoras se accionan al mismo tiempo. Se divulga, además, otro tipo de liofilizador en la DE 25 22 840 A, que consta de una cámara de vacío y una única unidad condensadora.

Existen sistemas de liofilización pequeños, medianos y muy grandes utilizados en aplicaciones comerciales. Las empresas que disponen de los mayores sistemas comerciales de liofilización suelen ser las que proporcionan servicios de liofilización comercial a otras entidades. En algunas se utilizan múltiples (20 o más) cámaras de vacío, cada una de las cuales tiene un diámetro de 1, 82 metros o más. Estos sistemas suelen ser los que se pueden contratar y funcionan como unidades de lotes, secando simultáneamente múltiples lotes de productos a gran escala comercial.

Los componentes básicos de un sistema de liofilización son una cámara de vacío, que incorpora estantes en los que se colocan los productos, un condensador, una unidad refrigeradora del condensador, una bomba de vacío para crear un vacío en la cámara y un sistema de transferencia de calor/refrigeración, integrado en la mayoría de los casos con los estantes de los productos para el calentamiento y la refrigeración a temperaturas controladas. Los sistemas de liofilización se suelen accionar desde un panel que facilita el control programado de la temperatura, la presión del vacío, el tiempo, etc.. En función del tipo de producto se necesitan distintas medidas de control para conseguir los mejores resultados en la liofilización. En algunas realizaciones más sencillas, el condensador, que se ubica en la cámara cuya función es la de recoger el vapor de agua en forma de hielo, no tiene el equipo necesario para ser calentado para fundir el hielo tras una serie de producción, sino que el hielo se elimina por medios mecánicos, por ejemplo picando o rascándolo, o se derrite pulverizando el condensador con agua.

La producción del agua residual, que se denomina efluente en la presente especificación, forma parte del proceso de liofilización, ya que se producen aguas residuales por la humedad extraída de los productos que se secan. En el proceso el producto se congela antes de ser sometido al vacío. A niveles más elevados de vacío el agua, en su estado congelado, se vaporiza (se sublima) sin pasar por la fase líquida, manteniendo un estado desequilibrado entre el hielo y las condiciones de vacío/temperatura. El vapor de agua producido a partir del hielo sólido se acumula finalmente en forma de cristales de hielo en el condensador, mucho más frío. Hay condensadores de distintas formas, por ejemplo, con un sistema de serpentines, como aparato de forma cónica, con un conjunto de placas, etc. El condensador se enfría utilizando un refrigerador hasta una temperatura inferior a la temperatura de la cámara al vacío, haciendo que el vapor extraído se acumule en el condensador en forma de cristales de hielo.

Una vez extraído el producto liofilizado e aumentada la temperatura, los cristales de hielo suelen derretirse y caer al suelo de la cámara de vacío (condensador interno) o del alojamiento del condensador (si es externo) durante la operación de descongelación. Se puede utilizar algún método manual para rascar y picar el hielo, de la forma descrita anteriormente, o se puede utilizar agua u otro material, por ejemplo, para derretirlo. La humedad se suele expulsar del sistema en forma de efluente.

El presente inventor ha tenido la idea de que el efluente producido por las operaciones de liofilización podría ser aprovechado para muchos usos interesantes, ventajosos y únicos si se recuperase adecuadamente, en lugar de ser vertido en el sistema de alcantarillado o vertido como deshecho.

Por lo tanto, existe la manifiesta necesidad de métodos y aparatos de valorización del efluente extraído de los productos liofilizados y métodos para el uso del producto recuperado.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN En una realización preferente de la presente invención se facilita un sistema para recuperar efluente de un proceso de liofilización, compuesto por

-una cámara de vacío conectada con una bomba de vacío

-una primera unidad condensadora dotada de un primer depósito de recuperación

-una segunda unidad condensadora dotada de un segundo depósito de recuperación

La primera unidad condensadora está acoplada a la cámara de vacío a través de una válvula de vacío accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío a través de una segunda válvula de vacío accionable a distancia. La segunda unidad condensadora está acoplada a la cámara de vacío a través de una tercera válvula de vacío accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío a través de una cuarta válvula de vacío accionable a distancia. Las cuatro válvulas de vacío son accionables selectivamente mediante una estación de control de programación, de modo que sendas unidades condensadoras puedan ser conectadas independientemente con la cámara de vacío y con la bomba de vacío, y cada una de las mismas pueda ser aislada selectivamente de tanto la cámara de vacío como de la bomba de vacío. Este sistema permite que una unidad condensadora se abra a la atmósfera para su mantenimiento y la eliminación del efluente recogido mientras la otra está sometida al vacío, conectada con la cámara de vacío, y condensando el efluente.

En una realización de la invención se puede disponer un mecanismo de calentamiento para calentar la unidad condensadora con el fin de facilitar la recogida del efluente de la unidad condensadora. Además, en una de las realizaciones el mecanismo de calentamiento se controla desde la estación de control de programación.

En algunas realizaciones, el mecanismo de calentamiento tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para subenfriar la unidad condensadora, y otro para suministrar calor a la unidad condensadora. Asimismo, en algunas realizaciones los medios de transferencia pueden incluir nitrógeno líquido, una solución de amoníaco, o freones para el enfriamiento así como propileno, lexol, glicol o glicerina para el calentamiento.

Además, en algunos casos los depósitos de recuperación pueden tener un recipiente secundario conectado con los mismos para almacenar efluente, quedando dicho depósito aislado contra la congelación durante el proceso de liofilización En algunas realizaciones, el mecanismo de calentamiento puede ser un generador de vapor conectado... [Seguir leyendo]

1. Sistema (200) para recuperar el efluente de un proceso de liofilización, compuesto por: una cámara de vacío (101) conectada con una bomba de vacío (207) ; una primera unidad condensadora (201a) dotada de un primer depósito de recuperación (209a) ; y una segunda unidad condensadora (201b) , con un segundo depósito de recuperación (209b) ; caracterizado en que la primera unidad condensadora (201a) está acoplada a la cámara de vacío (101) a través de una primera válvula de vacío (204a) accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío (207) a través de una segunda válvula de vacío (205a) accionable a distancia, y porque la segunda unidad condensadora (201b) está acoplada a la cámara de vacío (101) a través de una tercera válvula de vacío (204b) accionable a distancia, y acoplada a la bomba de vacío (207) a través de una cuarta válvula de vacío (205b) accionable a distancia. Las cuatro válvulas de vacío (204a, 205a, 204b, 205b) son accionables selectivamente mediante una estación de control de programación (211) , de modo que cada unidad condensadora (201a; 201b) se pueda conectar por separado con la cámara de vacío (101) y con la bomba de vacío (207) , y de modo que cada unidad condensadora se pueda aislar selectivamente de tanto la cámara de vacío (101) como de la bomba de vacío (207) De este modo se permite que una unidad condensadora (201a;201b) se abra a la atmósfera para la extracción del efluente recogido y las operaciones de mantenimiento, mientras la otra está sometida al vacío, conectada con la cámara de vacío (101) , y condensando el efluente.

2. Sistema (200) según la reivindicación 1, compuesto además de un mecanismo de calentamiento (202a; 202b; 503) para calentar la unidad condensadora (201a; 201b) para facilitar la recogida del efluente de la unidad condensadora (201a; 201b) .

3. Sistema (200) según la reivindicación 2, en el que el mecanismo de calentamiento (202a; 202b; 503) se controla desde la estación de control de programación (211) .

4. Sistema (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que el mecanismo de calentamiento (202a; 202b; 503) tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para subenfriar la unidad condensadora (201a; 201b) , y otro para suministrar calor a la unidad condensadora (201a; 201b) .

5. Sistema (200) según la reivindicación 4, en el que los medios de transferencia incluyen nitrógeno líquido, una solución de amoníaco o freones para el enfriamiento y propileno, lexol, glicol o glicerina para el calentamiento.

6. Sistema (200) según una de las reivindicaciones 1 a 5 en el que cada uno de los depósitos de recuperación (209a; 209b) tiene un recipiente secundario conectado con el mismo para almacenar el efluente, estando aislado dicho recipiente contra la congelación durante el proceso de congelación.

7. Sistema (200) según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6 en el que el mecanismo de calentamiento es un generador de vapor (503) conectado con la unidad condensadora (201a; 201b) .

8. Sistema (200) según la reivindicación 7 que incluye además un filtro de compresión (502) para separar el agua de los otros componentes para la generación de vapor.

9. Sistema (200) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado en que los cristales de hielo que representan el efluente extraído del producto que se está secando se recogen en una unidad condensadora seleccionada (201a; 201b) al final de una serie de liofilización y se calientan por el generador de vapor (503) mediante la inyección de vapor, derritiendo el hielo, que cae hasta el depósito de recuperación asociado (209a; 209b) donde se bombea del depósito (209a; 209b) .

10. Método de recuperar efluente de un sistema de liofilización (200) , compuesto por los siguientes pasos: a) conexión de una única cámara de vacío (101) individualmente con una primera unidad condensadora (201a) y con una segunda unidad condensadora (201b) a través de una primera válvula de vacío (204a) y una segunda válvula de vacío (204b) ; b) conexión de la primera unidad condensadora (201a) con una bomba de vacío (207) a través de una tercera válvula de vacío (205a) y conexión de la segunda unidad condensadora (201b) con la bomba de vacío (207) a través de una cuarta válvula de vacío (205b) ; c) accionamiento de las cuatro válvulas de vacío (204a, 204b, 205a, 205b) selectivamente por una estación de control de programación (211) de modo que dichas unidades condensadoras (201a; 201b) puedan conectarse por separado con la cámara de vacío (101) y con la bomba de vacío (207) , y para que cada una de las mismas se pueda aislar selectivamente de tanto la cámara de vacío (101) como de la bomba de vacío (207) , permitiendo que una unidad condensadora (201a; 201b) se abra a la atmósfera para la eliminación del efluente recogido y las operaciones de mantenimiento, mientras la otra está sometida al vacío, conectada con la cámara de vacío (101) , y condensando el efluente.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10 en el que en el paso c) la recogida se facilita mediante un mecanismo de calentamiento (202a; 202b;503) utilizado para calentar la unidad condensadora (201a; 201b) .

12. Método de acuerdo con la reivindicación 11 en el que se disponen dos mecanismos de calentamiento (202a; 202b) , uno para cada unidad condensadora (201a; 201b) .

13. Método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12 en el que el mecanismo de calentamiento (202a; 202b; 503) tiene acceso a dos medios de transferencia, uno para subenfriar la unidad condensadora (201a; 201b) , y otro para suministrar calor a la unidad condensadora (201a; 201b) .

14. Método de acuerdo con la reivindicación 13 en el que los medios de transferencia incluyen nitrógeno líquido, una solución de amoníaco, o freones para enfriar y propileno, lexol, glicol o glicerina para calentar.

15. Método de acuerdo con alguna de las reivindicaciones 10 a 14 en el que, en el paso a) . los depósitos de

recuperación (209a; 209b) tienen cada uno un recipiente secundario conectado con los mismos para almacenar el efluente, estando aislado dicho recipiente contra la congelación.

16. Método de acuerdo con alguna de las reivindicaciones 11 a 14 en el que en el paso c) se realiza el calentamiento mediante un mecanismo de suministro de calor en forma de un generador de vapor (503) conectado con al menos 15 una unidad condensadora (201a;201b) .

17. Método de acuerdo con la reivindicación 16 que incluye además el paso de separación del agua de los otros componentes para la generación de vapor mediante un filtro de compresión (502) .