Método y sistema para atrapar gas presurizado en productos alimenticios o de bebida en polvo.

Un método de fabricación continua de una composición de partícula espumante a una presión de gas alta,

comprendiendo el método:

Añadir una partícula en una zona de presurización previa y aumentar la presión de gas hasta 137,9 a 21.373,7 kPa (20 a 3100 psi) para formar una partícula presurizada eficaz para crear uno de los pasos, grietas o poros, y una mezcla de los mismos, en la partícula;

Transferir la partícula presurizada a una zona de calentamiento separada de la zona de presurización previa, en donde la zona de calentamiento funciona a una presión de gas de 137,9 a 21.373,7 kPa (20 a 3100 psi), y desplazar de forma continua la partícula presurizada a lo largo de la zona de calentamiento a una velocidad y durante un tiempo eficaces para aumentar la temperatura de la partícula presurizada por encima de su temperatura de transición vítrea para formar una partícula calentada;

Realizar una transición continua de la partícula calentada desde la zona de calentamiento a través de una zona de transición funcionando a una presión de gas de 137,9 a 21.373,7 kPa (20 a 3100 psi);

Transferir la partícula calentada de la zona de transición a una zona de enfriamiento, separada de la zona de calentamiento y de la zona de transición, funcionando la zona de enfriamiento a una presión de gas de 137,9 a 21.373,7 kPa (20 a 3100 psi), y desplazar de forma continua la partícula calentada a través de la zona de enfriamiento a una velocidad y durante un tiempo eficaces para bajar la temperatura de la partícula calentada por debajo de su temperatura de transición vítrea para formar una partícula enfriada;

Desplazar la partícula enfriada a una zona de despresurización separada de la zona de enfriamiento para bajar la presión de gas de 137,9 a 21.373,7 kPa (20 a 3100 psi) hasta la presión ambiente para formar una partícula despresurizada y enfriada; y

Liberar la partícula despresurizada y enfriada de la zona de despresurización para formar la composición de partícula espumante con gas presurizado permaneciendo atrapado en su interior.

Método y sistema para atrapar gas presurizado en productos alimenticios o de bebida en polvo Campo El campo se refiere a una composición espumante y a un método y un sistema para producir una composición espumante.

Antecedentes Los productos alimenticios o de bebida que contienen burbujas o espuma son populares entre los consumidores. Por ejemplo, las bebidas calientes y frías, tales como capuchino, batidos de leche, bebidas con sabor a fruta y similares, pueden estar preparadas para tener burbujas o espuma. En fechas recientes, los consumidores prefieren cada vez más productos alimenticios y de bebida instantáneos debido a su comodidad. Dichos productos alimenticios y de bebida instantáneos incluyen de forma típica un producto alimenticio en polvo o granulado soluble que puede disolverse o dispensarse en agua u otro medio fluido para formar productos alimenticios o de bebida que pueden ser consumidos.

Los avances recientes han permitido obtener métodos y equipos para atrapar gases presurizados en huecos internos de los productos alimenticios y de bebida en polvo o granulados. De esta manera, al disolver o dispensar el producto alimenticio o de bebida en un medio fluido, el gas presurizado es liberado, formando espuma o burbujas. Por lo tanto, es posible preparar un alimento o bebida con burbujas o espumoso a partir del producto instantáneo.

Los métodos actuales para preparar dichos polvos pueden incluir un producto de base que se ha tratado previamente para formar un polvo con huecos internos. Por ejemplo, el producto de base puede ser un polvo de carbohidrato preparado usando deshidratación por pulverización de inyección de gas. El polvo puede ser conformado mediante deshidratación por pulverización de una solución del producto de bebida, inyectando al mismo tiempo pequeñas burbujas de gas en la corriente de solución para crear un polvo con huecos internos.

A efectos de maximizar la cantidad de espuma creada cuando el polvo alimenticio o de bebida se combina con fluido, el polvo puede ser sujeto a un proceso de presurización para atrapar gas presurizado en los huecos internos. La sustancia en polvo de base se dispone en primer lugar en un recipiente de lotes que puede resistir variaciones de temperatura y presión relativamente altas, y el recipiente queda precintado con respecto a la atmósfera externa. A continuación, el recipiente es presurizado y calentado inyectando gas inerte presurizado en el recipiente y aplicando calor en las paredes del recipiente.

Después del calentamiento, el recipiente se enfría normalmente enfriando las paredes exteriores para disminuir lentamente la temperatura del polvo desde la temperatura de calentamiento a una temperatura de enfriamiento. De forma típica, el recipiente se enfría lentamente para asegurar que el mismo no se daña debido a un cambo rápido de temperatura que, de otro modo, podría crear tensiones térmicas en el material del recipiente. La temperatura del polvo se mantiene normalmente a la temperatura de enfriamiento durante un periodo de tiempo, de modo que las partículas de polvo se vuelven menos permeables al flujo de gas. Una vez el polvo se enfría, todavía bajo presión, el gas queda precintado en los huecos de la partícula. Finalmente, el recipiente se despresuriza.

Aunque los anteriores métodos resultan suficientes de forma general para formar productos alimenticios y de bebida en polvo y granulados con gas presurizado atrapado, los mismos presentan varios inconvenientes. Por ejemplo, en los métodos anteriores, el tiempo de proceso de un único lote de polvo en un recipiente es relativamente largo debido, en parte, al tiempo prolongado necesario para presurizar, calentar, enfriar y despresurizar el recipiente. Por el mismo motivo, los requisitos de energía de cada lote son altos, debido a la cantidad significativa de energía consumida cada vez que el recipiente se calienta y se enfría a continuación.

Breve descripción de los dibujos La Fig 1 es un diagrama de flujo de un método ilustrativo para atrapar gas presurizado en productos de bebida o alimenticios en polvo o granulados;

La Fig. 2 es una vista esquemática de un sistema para atrapar de forma continua gas presurizado en un producto de bebida o alimenticio en polvo o granulado;

La Fig. 3 es una vista esquemática de una parte de un sistema para atrapar de forma continua gas presurizado en un producto de bebida o alimenticio en polvo o granulado;

La Fig. 4 es una vista esquemática de un dispositivo de cierre de aire del sistema de la Fig. 2;

La Fig. 5 es una vista esquemática de los dispositivos de cierre de aire superior e inferior que muestra la secuencia de etapas para llenar y vaciar de polvo los dispositivos de cierre de aire superior e inferior;

La Fig. 6 es un gráfico que muestra el gas atrapado con respecto a la temperatura; y

La Fig. 7 es un gráfico que muestra el gas atrapado con respecto al tiempo de permanencia.

Descripción detallada de las realizaciones preferidas Se dan a conocer métodos y sistemas para producir de forma continua composiciones espumantes a partir de polvos, gránulos y/o material en forma de partículas, y/o polvos, gránulos y/o materiales en forma de partículas que contienen gas a alta presión. Los métodos y los sistemas están configurados para reducir los costes energéticos y el tiempo de procesamiento general y, por lo tanto, obtener ventajas con respecto a los procesos por lotes anteriores, que presentan tiempos de aumento y disminución de temperatura prolongados debido a los inconvenientes de usar un recipiente de presión grande.

En un aspecto, los métodos descritos en la presente memoria reducen los requisitos de temperatura y presión para atrapar gas presurizado en huecos del material en forma de partículas introduciendo el material en forma de partículas en un proceso en estado estable y continuo en el que el polvo, los gránulos y/o el material en forma de partículas quedan expuestos a una velocidad de diferencial térmico o a una velocidad de cambio térmico rápida al introducirse en las fases de calentamiento y de enfriamiento, que funcionan en un estado estable sin periodos de calentamiento y de enfriamiento prolongados. Las fases de calentamiento y de enfriamiento en el proceso en estado estable y continuo tienen una separación distinta entre las mismas para minimizar y, en algunos casos, evitar la migración térmica entre estas dos zonas. En otro aspecto, los métodos en estado estable y continuo usan mecanismos de cierre de aire controlados con una capacidad de suministro y una velocidad de ventilación de gas dimensionadas y eficaces para presurizar previamente el polvo, los gránulos y/o el material en forma de partículas a efectos de permitir su dosificación continua en el estado estable, un proceso continuo a altas presiones de retención, así como para permitir una despresurización continua para liberar el polvo, los gránulos y/o el material en forma de partículas con respecto al proceso. En algunas realizaciones, el gas es compartido entre las zonas de presurización y de despresurización para reducir el consumo general de gas en el sistema.

Se describen métodos y sistemas para atrapar gas presurizado en los huecos internos de un polvo, tal como un producto alimenticio o de bebida en polvo, granulado y/o en forma de partículas, en un proceso continuo o semicontinuo. En una realización, el polvo de base es tratado previamente para crear huecos internos en el polvo, por ejemplo, mediante soluciones de deshidratación por pulverización que contienen burbujas de gas dispersadas u otros métodos de procesamiento, en cuyo interior el gas puede quedar atrapado posteriormente mediante los presentes métodos. En otra realización, los métodos descritos en la presente memoria son adecuados para atrapar gas presurizado en los huecos internos de productos de bebida en polvo o de otros polvos alimenticios porosos, tal como polvos de carbohidratos, polvos de proteína, café, té, cacao o bebidas con sabor a fruta, o de productos alimenticios en polvo, tal como un producto de postre instantáneo, un producto de queso instantáneo, un producto de cereal instantáneo, un producto de sopa instantáneo y un producto de aderezo instantáneo. En otra realización, los polvos alimenticios porosos pueden estar exentos de proteínas y/o exentos de carbohidratos y/o exentos de grasa. Las presiones de los procesos continuos de la presente memoria permiten obtener gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) (en algunos casos, de 999, 7 a 21.373.7 kPa (145 psi a 3100 psi) y, en otros casos, de 999, 7 a 7584, 2 kPa (145 a 1100 psi) , siendo eficaces para atrapar de forma continua gas en el polvo, de modo que, al disolver los polvos en agua u otro fluido para formar un producto... [Seguir leyendo]

1. Un método de fabricación continua de una composición de partícula espumante a una presión de gas alta, comprendiendo el método:

Añadir una partícula en una zona de presurización previa y aumentar la presión de gas hasta 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) para formar una partícula presurizada eficaz para crear uno de los pasos, grietas o poros, y una mezcla de los mismos, en la partícula;

Transferir la partícula presurizada a una zona de calentamiento separada de la zona de presurización previa, en donde la zona de calentamiento funciona a una presión de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) , y desplazar de forma continua la partícula presurizada a lo largo de la zona de calentamiento a una velocidad y durante un tiempo eficaces para aumentar la temperatura de la partícula presurizada por encima de su temperatura de transición vítrea para formar una partícula calentada;

Realizar una transición continua de la partícula calentada desde la zona de calentamiento a través de una zona de transición funcionando a una presión de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) ;

Transferir la partícula calentada de la zona de transición a una zona de enfriamiento, separada de la zona de calentamiento y de la zona de transición, funcionando la zona de enfriamiento a una presión de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) , y desplazar de forma continua la partícula calentada a través de la zona de enfriamiento a una velocidad y durante un tiempo eficaces para bajar la temperatura de la partícula calentada por debajo de su temperatura de transición vítrea para formar una partícula enfriada;

Desplazar la partícula enfriada a una zona de despresurización separada de la zona de enfriamiento para bajar la presión de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) hasta la presión ambiente para formar una partícula despresurizada y enfriada; y

Liberar la partícula despresurizada y enfriada de la zona de despresurización para formar la composición de partícula espumante con gas presurizado permaneciendo atrapado en su interior.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la transferencia de la partícula presurizada a la zona de calentamiento expone la partícula presurizada a una velocidad de diferencial térmico de 30 º C/segundo a 35 300 º C/segundo entre la zona de presurización previ a y la zona de calentamiento.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la transferencia de la partícula calentada de la zona de calentamiento a la zona de enfriamiento expone la partícula calentada a una velocidad de diferencial térmico de -30 º C/segundo a -300 º C/ segundo entre la zona de calentamiento y la zona de enfriamiento.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de transición entre la zona de calentamiento y la zona de enfriamiento incluye una zona de caída libre donde la partícula calentada cae por gravedad entre la zona de calentamiento y la zona de enfriamiento.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de presurización previa:

(a) está en comunicación de gases con la zona de despresurización, de modo que se comparte gas entre las mismas, utilizándose gas de la zona de despresurización para presurizar la zona de 50 presurización previa, de modo que la despresurización se sincroniza con la presurización previa; y/o (b) se presuriza con gas de la zona de despresurización a una velocidad de 0, 97 a 4998, 7 kPa/s (0, 14 psi/segundo a 725 psi/segundo) y/o 55 (c) incluye cierres de aire en una entrada y en una salida de la misma y una cámara de suministro de partículas asociada a una presión de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) , estando dimensionada la cámara de suministro de partículas para contener, durante la presurización previa, una cantidad de partículas durante la presurización previa eficaz para que la zona de calentamiento tenga un suministro continuo de partículas en la misma.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se produce la ventilación de la zona de presurización previa o de la zona de despresurización, o de más de una de las mismas, sobre 30 segundos a 120 segundos.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cierre de aire en la entrada a la zona de presurización previa está configurado para funcionar secuencialmente con el cierre de aire en la salida de la zona de presurización previa.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cámara de suministro de partículas:

(i) tiene una capacidad dimensionada para contener partículas durante un tiempo de permanencia de 5 minutos a 15 minutos; y/o

(ii) tiene una capacidad de 1 a 150 litros. 10

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la zona de despresurización incluye cierres de aire en una entrada y en una salida de la misma, estando dimensionada la cámara de suministro de partículas situada entre los mismos para contener una cantidad de partículas durante la despresurización.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los cierres de aire es una válvula giratoria configurada para resistir presiones de gas de 137, 9 a 21.373, 7 kPa (20 a 3100 psi) .

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, en la entrada o en la salida de la zona de presurización previa o en la zona de despresurización, más de un cierre de aire 20 eficaces para mantener el funcionamiento continuo de las zonas de calentamiento y de enfriamiento.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un dispositivo de dosificación de funcionamiento continuo entre la salida de la zona de presurización previa y una entrada a la zona de calentamiento.

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una entrada de calor total por kg de partícula en la zona de calentamiento es de 200 a 400 KJ/Kg, y/o en el que una entrada de energía total por kg de partícula en la zona de enfriamiento es de 200 a 350 kJ/kg.

14. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tiempo de permanencia en la zona de calentamiento es de 1 a 40 minutos y, preferiblemente, de 6 a 20 minutos; y/o en el que una relación entre el tiempo de permanencia en la zona de calentamiento y el de la zona de enfriamiento es de 0, 2 a 13, preferiblemente, de 1, 2 a 6, y más preferiblemente de 1, 2 a 4. 35

15. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se obtiene una retención de gas máxima con un tiempo de permanencia en la zona de calentamiento de 15 a 30 minutos a temperaturas de 120 º C o inferiores.