Preacondicionador mejorado que presenta unos árboles mezcladores de velocidad elevada accionados independientemente.

Preacondicionador (102) para preacondicionar mezclas de alimentos para humanos o de alimentación para animales que contienen cantidades de proteína y almidón,

comprendiendo dicho preacondicionador un recipiente de mezclado alargado (104) que presenta una pared lateral, alargada, arqueada transversalmente (110) que presenta un par de cámaras interconectadas, alargadas, yuxtapuestas (112, 114), una entrada de material (116) y una salida de material (118) y configurado para recibir un material que se va a procesar, un par de árboles de mezclado alargados (106, 108) ubicados respectivamente en posición sustancialmente centrada dentro de las cámaras correspondientes (114, 112), presentando cada uno una pluralidad de elementos de mezclado (134, 144), estando dichos árboles (106, 108) ubicados en una relación separada lateralmente dentro de dicho recipiente (104) estando los elementos (134, 144) de cada árbol (106, 108) desplazados axialmente entre sí e intercalados con los elementos del otro árbol (106, 108), un par de mecanismos de accionamiento variable (18, 20) acoplados respectivamente con dichos árboles (106, 108),

caracterizado por que:

una de las cámaras (114) presenta un área en sección transversal mayor que la de la otra cámara (112), los elementos de mezclado (144) que comprenden unos elementos en forma de pala que sobresalen hacia fuera sustancialmente planos (146) orientados en un sentido de avance están montados en el árbol de mezclado (108) situado en el interior de la cámara menor (112) y los elementos de mezclado (134) que comprenden unos elementos en forma de pala que sobresalen hacia fuera sustancialmente planos (142) orientados en un sentido inverso están montados en el árbol de mezclado (106) situado en el interior de la cámara grande (114), estando la orientación de los elementos en forma de pala (146) en la cámara menor (112) adaptada para avanzar de manera positiva y estando la orientación de dichos elementos en forma de pala (142) en la cámara mayor (114) adaptada para retardar el flujo de material procedente de la entrada (116) hacia la salida (118),

incluyendo cada uno de dichos mecanismos de accionamiento (18, 20) un accionador de frecuencia variable (59); un controlador (22) está acoplado funcionalmente con dichos accionadores de frecuencia variable (59) con el fin de controlar independientemente, con dichos accionadores de frecuencia variable (59), las velocidades de giro de dichos árboles (106, 108) y para permitir una regulación a alta velocidad de dicha velocidad de giro de dichos árboles (106, 108), estando dichos elementos (134, 144) orientados de manera que eviten cualquier colisión entre los elementos (134, 144) durante el giro y dicha regulación de las velocidades de giro de dichos árboles (106, 108),

pudiendo dichos controlador (22) y mecanismos de accionamiento (18, 20) funcionar para proporcionar un diferencial de velocidad entre dichos árboles (106, 108) de 3:1 a 18:1 y, preferentemente, pudiendo funcionar de manera que hagan girar dichos árboles (106, 108) a velocidades de giro independientes de aproximadamente 200 a 900 rpm, pudiendo dicho preacondicionador (102) funcionar para conseguir un valor de cocción de por lo menos aproximadamente 50% en dichas mezclas.

Preacondicionador mejorado que presenta unos árboles mezcladores de velocidad elevada accionados independientemente Referencia cruzada con una solicitud relacionada La presente solicitud es en parte una continuación de la solicitud S/N 11/551.997, presentada el 23 de octubre de 2006.

Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se refiere ampliamente a preacondicionadores con árbol de mezcla dual mejorados del tipo utilizado aguas arriba de los dispositivos de procesado como extrusores o máquinas granuladoras en la producción de alimentación animal o alimentos para humanos. Más particularmente, la invención se refiere a dichos preacondicionadores, y a sistemas de procesado que los utilicen, en los que los preacondicionadores incluyen mecanismos de accionamiento variable acoplados funcionalmente con los árboles de mezclado y concebidos para permitir el giro selectivo de dichos árboles a velocidades de giro individuales independientes entre sí.

Descripción de la técnica anterior Los preacondicionadores se utilizan ampliamente en combinación con extrusores para la preparación y la mezcla de materiales alimenticios con anterioridad al procesado y cocinado posterior de los mismos en un extrusor. Por ejemplo, los productos con un porcentaje relativamente elevado de material de textura harinosa a menudo se mezclan con agua y se tratan con vapor en un acondicionador con anterioridad a su extrusión. La utilización de preacondicionadores resulta particularmente ventajosa en la preparación de alimentos para animales domésticos o productos similares que comprendan cantidades de proteína y almidón. Existe una variedad de formulaciones de alimentos para animales domésticos en los mercados actuales, con ingredientes y cantidades de los mismos que varían ampliamente. Por ejemplo, los alimentos para animales domésticos bajos en calorías resultan populares e incluyen cantidades muy elevadas de materiales que contienen almidón (por ejemplo maíz y arroz) . Dichas formulaciones de alimentos para animales domésticos bajos en calorías no se pueden someter a tiempos de permanencia largos en un preacondicionador, debido a que el contenido en almidón de las mismas tiende a resultar pegajoso y no resulta adecuado para el proceso de extrusión aguas abajo. Por otra parte, las formulaciones de alimentos para animales domésticos habituales que prevén contenidos con mucho menos almidón y muchas más proteínas precisan tiempos de permanencia largos para un resultado preacondicionado adecuado. Por lo tanto, un preacondicionador capaz de solo una variabilidad limitada en términos de tiempo de permanencia a menudo no resulta adecuado para los procesadores de alimentos para animales domésticos sofisticados.

En los últimos años, se ha producido un incremento en la producción de alimentos acuáticos procesados por extrusión utilizados en la piscicultura. Dichos alimentos acuáticos tradicionalmente han incluido grandes cantidades de triturados de pescado (hasta aproximadamente 70% en peso) . Sin embargo, existe una tendencia que se aleja de la utilización de dichas cantidades grandes de triturados de pescado, debido al coste y a la disponibilidad de dichos triturados. En su lugar, los procesadores están utilizando mayores cantidades de ingredientes con proteínas vegetales elevadas, como la soja. Un problema con dichas fuentes de proteínas vegetales es que la mayoría contienen cantidades significativas de factores antinutricionales, que se deben destruir durante el procesado. Este aspecto requiere la aplicación de calor húmedo durante un periodo de tiempo, normalmente en un preacondicionador. Muchos preacondicionadores convencionales son incapaces de destruir completamente dichos factores antinutricionales, lo que disminuye su utilidad en el contexto de alimentos acuáticos modernos.

Los aparatos preacondicionadores convencionales incluyen a menudo un recipiente alargado provisto de un par de cámaras de mezclado una al lado de la otra, troncocilíndricas e intercomunicadas que presentan cada una de las mismas áreas iguales en secciones transversales. Cada cámara está provista de unas barras de mezclado o batidores montados radialmente en el árbol de accionamiento giratorio alineado con el eje longitudinal de la cámara, y los batidores presentan una configuración para el avance longitudinal del producto desde un extremo de entrada del recipiente hacia un extremo de salida del mismo, a medida que los materiales son barridos alrededor de las paredes troncocilíndricas. Además, los batidores de cada cámara están configurados para pasar el producto alternativamente de una cámara a la otra cuando el material se aproxima a la intersección entre las mismas.

A menudo está prevista una serie de entradas de agua a lo largo de por lo menos una porción de la longitud de los recipientes preacondicionadores para añadir agua a los materiales alimenticios durante el avance longitudinal de estos últimos por las cámaras de mezclado. Obviamente, resulta de primordial importancia que el agua introducida en los recipientes preacondicionadores se mezcle cuidadosamente y de manera uniforme con materiales que presenten una consistencia de textura harinosa, con el fin de evitar la formación de grumos. Típicamente, los grumos

representan una mezcla no homogénea del material y el agua, formando el material la superficie exterior del grumo que recibe la mayor parte del porcentaje de humedad.

El mezclado adecuado del agua con materiales que presentan una consistencia de textura harinosa requiere tanto un tiempo de permanencia adecuado en el recipiente acondicionador, como un mezclado o agitación adecuados de los materiales con agua. Así, el incremento de la velocidad de giro de los batidores de los preacondicionadores convencionales para intentar incrementar la agitación en el recipiente provoca que los materiales pasen por el recipiente a una velocidad mayor que, de forma correspondiente, reduce el tiempo de permanencia de los materiales en dicho recipiente a valores que pueden ser inaceptables. Por otra parte, la reducción de la velocidad de giro de los batidores para incrementar el tiempo de permanencia en el recipiente afecta negativamente las características de mezclado del recipiente hasta el punto en el que no se consigue el mezclado adecuado de los materiales con agua. El incremento de la longitud general del recipiente no resulta deseable debido a los problemas mecánicos asociados con los árboles de mezclado.

Además, la naturaleza estructural del aparato preacondicionador convencional no permite que tenga flexibilidad de funcionamiento cuando se desea, por ejemplo, para utilizar un aparato para procesar diferentes materiales a caudales de flujo variables. Es decir, el incremento temporal de la longitud del aparato con secciones de recipiente modulares para intentar incrementar el tiempo de permanencia de los materiales en el recipiente no es una solución satisfactoria debido a las características de peso y estructurales inherentes del aparato, así como a las entradas y salidas de material predefinidas que, a menudo, están situadas en posiciones especificadas para pasar los materiales de una etapa de procesado a la siguiente. Así, sería deseable proporcionar unos medios para variar el tiempo de permanencia de los materiales que pasan por un aparato preacondicionador, para permitir que este último procese diferentes tipos de materiales a caudales de flujo variables opcionalmente.

La patente US nº 4.752.139 describe una clase de preacondicionadores que presentan unas cámaras de mezclado arqueadas con tamaños diferentes, con un árbol de mezclado a lo largo de la línea central de cada cámara. Los árboles de mezclado incluyen elementos de mezclado intercalados que se extienden radialmente. En los preacondicionadores de la patente â?139, los árboles funcionan mediante un único motor de accionamiento, utilizando un engranaje adecuado para mantener un diferencial de velocidad constante (normalmente 2:1) entre los árboles de mezclado. Estos preacondicionadores se comercializan en Wenger Mfg, Co. de Sabetha, Kansas y han demostrado ser una mejora significativa en la técnica al incrementar la producción del sistema sin costes de funcionamiento adicionales correspondientes. Sin embargo, el diseño de diferencial de velocidad fijo de los preacondicionadores de la patente â?139 en ocasiones puede representar una desventaja de funcionamiento porque limita la gama de parámetros de funcionamiento que sería deseable.

Un dispositivo con las características estructurales del preámbulo de la reivindicación 1 se da a conocer en el documento US 3 730 663 A.

Sumario de la invención La presente invención se define en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes siguen... [Seguir leyendo]

1. Preacondicionador (102) para preacondicionar mezclas de alimentos para humanos o de alimentación para animales que contienen cantidades de proteína y almidón, comprendiendo dicho preacondicionador un recipiente de 5 mezclado alargado (104) que presenta una pared lateral, alargada, arqueada transversalmente (110) que presenta un par de cámaras interconectadas, alargadas, yuxtapuestas (112, 114) , una entrada de material (116) y una salida de material (118) y configurado para recibir un material que se va a procesar, un par de árboles de mezclado alargados (106, 108) ubicados respectivamente en posición sustancialmente centrada dentro de las cámaras correspondientes (114, 112) , presentando cada uno una pluralidad de elementos de mezclado (134, 144) , estando dichos árboles (106, 108) ubicados en una relación separada lateralmente dentro de dicho recipiente (104) estando los elementos (134, 144) de cada árbol (106, 108) desplazados axialmente entre sí e intercalados con los elementos del otro árbol (106, 108) , un par de mecanismos de accionamiento variable (18, 20) acoplados respectivamente con dichos árboles (106, 108) , caracterizado por que:

una de las cámaras (114) presenta un área en sección transversal mayor que la de la otra cámara (112) , los elementos de mezclado (144) que comprenden unos elementos en forma de pala que sobresalen hacia fuera sustancialmente planos (146) orientados en un sentido de avance están montados en el árbol de mezclado (108) situado en el interior de la cámara menor (112) y los elementos de mezclado (134) que comprenden unos elementos en forma de pala que sobresalen hacia fuera sustancialmente planos (142) orientados en un sentido inverso están montados en el árbol de mezclado (106) situado en el interior de la cámara grande (114) , estando la orientación de los elementos en forma de pala (146) en la cámara menor (112) adaptada para avanzar de manera positiva y estando la orientación de dichos elementos en forma de pala (142) en la cámara mayor (114) adaptada para retardar el flujo de material procedente de la entrada (116) hacia la salida (118) , incluyendo cada uno de dichos mecanismos de accionamiento (18, 20) un accionador de frecuencia variable (59) ;

un controlador (22) está acoplado funcionalmente con dichos accionadores de frecuencia variable (59) con el fin de controlar independientemente, con dichos accionadores de frecuencia variable (59) , las velocidades de giro de dichos árboles (106, 108) y para permitir una regulación a alta velocidad de dicha velocidad de giro de dichos árboles (106, 108) , estando dichos elementos (134, 144) orientados de manera que eviten cualquier colisión entre los elementos (134, 144) durante el giro y dicha regulación de las velocidades de giro de dichos árboles (106, 108) , pudiendo dichos controlador (22) y mecanismos de accionamiento (18, 20) funcionar para proporcionar un diferencial de velocidad entre dichos árboles (106, 108) de 3:1 a 18:1 y, preferentemente, pudiendo funcionar de manera que hagan girar dichos árboles (106, 108) a velocidades de giro independientes de aproximadamente 200 a 900 rpm, pudiendo dicho preacondicionador (102) funcionar para conseguir un valor de cocción de por lo menos aproximadamente 50% en dichas mezclas.

2. Preacondicionador (102) según la reivindicación 1, estando dicho preacondicionador (102) acoplado funcionalmente con un dispositivo de procesado (24) que presenta una entrada (26) , estando dicha salida de 45 preacondicionador (38) acoplada funcionalmente con dicha entrada (26) .

3. Preacondicionador (102) según la reivindicación 2, siendo dicho dispositivo de procesado (24) un extrusor.

4. Preacondicionador (102) según la reivindicación 1 o 2, pudiendo cada uno de dichos árboles (106, 108) funcionar

para girar en sentidos opuestos respectiva e independientemente entre sí, pudiendo dichos controlador (22) y mecanismos de accionamiento (18, 20) funcionar para hacer girar los árboles (106, 108) en el mismo o diferentes sentidos.

5. Preacondicionador (102) según la reivindicación 1 o 2, pudiendo funcionar dicho controlador (22) con dichos 55 accionadores de frecuencia variable (59) para proporcionar unos diferenciales de velocidad regulables de manera infinita entre dichos árboles (106, 108) .

6. Procedimiento para preacondicionar una mezcla de alimentos para humanos o alimentación para animales que comprende unas cantidades respectivas de proteína y almidón, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de 60 introducir dicha mezcla en la entrada (116) del preacondicionador (102) según la reivindicación 1, hacer girar dichos árboles (106, 108) por medio de dichos accionadores de velocidad variable (18, 20) y utilizar dicho controlador (22) para controlar de manera independiente la velocidad de giro de dichos árboles (106, 108) durante dicho preacondicionamiento, pudiendo dicho preacondicionador (102) funcionar de manera que consiga un valor de cocción de por lo menos aproximadamente 50% en dicha mezcla.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, pudiendo dicho preacondicionador (102) funcionar de manera que consiga un valor de cocción de por lo menos aproximadamente 75% en dicha mezcla.