Equipo de expansión instantánea a vacío y ultrasonidos.

Equipo de expansión instantánea a vacío y ultrasonidos.

El equipo objeto de la presente invención consiste en el acoplamiento a un equipo de expansión súbita de un sistema de tratamiento de ultrasonidos,

con una sonda diseñada específicamente para que por su interior (o por su superficie) circule el material a tratar justo en el mismo momento en el que el producto es sometido a la expansión súbita a vacío. El resultado de este acoplamiento es un nuevo proceso en el que se combinan ventajosamente los efectos de la cavitación producida por los ultrasonidos y la expansión instantánea a vacío. De esta forma las estructuras biológicas del material son sometidas simultáneamente a enormes presiones y temperaturas por impacto del frente de burbujas de cavitación, y estallidos debido al incremento de volumen del agua contenida en el medio al ser sometida a vacío a las temperaturas de tratamiento. El efecto sinérgico del conjunto es el que hace efectivo al sistema.

Equipo de expansión instantánea a vacío y ultrasonidos.

Campo técnico de la invención

El campo técnico de la presente invención son los aparatos destinados para la conservación de alimentos, la producción de nuevos alimentos y/o alimentos funcionales, la producción de nutracéuticos y extractos, la producción de esencias y 10 aromas, la producción de fármacos, la producción de cosméticos y la mejora de los rendimientos industriales.

Las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética han centrado su atención en la búsqueda de nuevos procesos de producción económicamente viables con tratamientos térmicos moderados. Ejemplos de estos nuevos procesos de producción son 15 el uso de tecnologías emergentes como la aplicación de alta presión, la aplicación de ultrasonidos y a su vez, el uso de cada una de estas dos tecnologías en combinación con tratamientos térmicos. Por otro lado la expansión súbita o instantánea a vacío es un proceso en el que los materiales se calientan con vapor e inmediatamente después son introducidos en una cámara de vacío donde se expanden y disgregan produciéndose una 20 evaporación instantánea de una porción del agua contenida en los tejidos vegetales y los componentes volátiles aromáticos.

Esta invención está basada la realización de un aparato donde se combinan las tecnologías de la expansión súbita o instantánea a vacío y el tratamiento simultáneo con ultrasonidos para diversas aplicaciones en las industrias alimentarias, farmacéutica y 25 cosmética.

Estado de la técnica anterior a la invención

En los últimos años las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética han 30 centrado su atención en la búsqueda de nuevos procesos de producción económicamente viables, con el fin de satisfacer la demanda permanente del consumidor hacia productos novedosos, seguros e imperecederos (Señorans et al., 2003). Ejemplos de estos nuevos procesos de producción son el uso de tecnologías emergentes como la aplicación de alta presión, la aplicación de ultrasonidos y a su vez, el uso de cada una de estas dos

tecnologías en combinación con tratamientos térmicos moderados (Eamshaw 1996; Butz, Fernández García et al., 2003; Knorr et al., 2004; Urrutia-Benet et al., 2004; Ashokkumar et al., 2008).

La expansión súbita a vacío es un proceso en el que los materiales vegetales se 5 calientan a 60-90°C con vapor e inmediatamente después son introducidos en una cámara de vacío (2.10'3 a 1.10'2 MPa) donde se expanden y disgregan debido a la formación de microcanales dentro de los tejidos. En este proceso se produce una evaporación instantánea de una porción del agua contenida en los tejidos vegetales de constitución y los componentes volátiles aromáticos. A su vez, este proceso de 10 evaporación produce un enfriamiento en el tejido vegetal lo cual produce una desorganización de su estructura, y en consecuencia acelera los fenómenos de difusión o de maceración de sus componentes (Brat, 2001).

Distintos equipos han desarrollado tecnologías en las que se aplica la expansión súbita o instantánea a vacío.

La patente W02006/024762 Al de describe un proceso de enfriamiento a

presión reducida incluyendo la instalación para su puesta en marcha. El método consiste en una instalación de enfriado de vegetales de una temperatura TI hasta una temperatura T3, inferior, en el cual los vegetales a temperatura TI están sujetos a una presión reducida para conseguir vaporizar parcialmente el agua endógena y enfriar 20 dichos vegetales hasta una temperatura T3. Se produce un enfriamiento fraccionado: una primera etapa enfría los vegetales desde la temperatura TI hasta una temperatura intermedia T2, esto lleva a una primera vaporización en una primera cámara de enfriamiento bajo una presión reducida absoluta Pl; una segunda etapa que consiste en enfriar dichos vegetales desde la temperatura T2 a T3 que supone una segunda 25 vaporización en una segunda cámara de enfriamiento bajo una presión reducida absoluta P2, dichos vegetales acaban a temperatura T3 que es inferior a 30°C y preferiblemente inferior a 28°C tras la segunda etapa de enfriado (Merican, 2006)

Otro sistema de enfriamiento de un zumo caliente por evaporación parcial a baja presión es descrito en la patente WO 02/096530 A2. Un zumo caliente es sometido a 30 varias reducciones de presión en al menos 2 compartimentos diferentes, comunicados entre sí a través de una válvula de impulso. El zumo es sometido a 2 reducciones de presión en dichos compartimentos cada mío de los cuales está comunicado con un condensador que condensa el vapor producido por la reducción de presión. Los condensadores, montados en serie o en paralelo, están conectados con una bomba a

vacío a través de una válvula de control que permanentemente puede ajustar la presión en cada condensador hasta un valor inferior a la presión del vapor saturado, correspondiente a la temperatura del vapor creado. La invención es que los compartimentos están superpuestos y comunicados entre sí y a través de dicha 5 comunicación el zumo pasa, siendo dicha posición abierta o cerrada total o parcialmente por la variación del posicionamiento del obturador, creando un efecto de pulsos para eliminar las partículas sólidas del Zumo. (Nadeau, 2002).

La patente francesa 2813010 describe un proceso de fabricación de un extracto de cítricos rico en pectinas, utilizando el procedimiento de baja presión. Se procede 10 como sigue: Se elimina el Flavedo mediante raspado, se calienta la fruta a una temperatura inferior a 110°C y en menos de 3 segundos el cítrico caliente se somete a una presión reducida. Finalmente se obtiene un producto rico en pulpa del que obtendremos el extracto rico en pectinas solubles.

La invención E.P.0727948 (Al) está relacionada con el tratamiento de 15 materiales vegetales hidratados y más concretamente en el campo de la extracción de zumos y aromas de diferentes sustratos como frutas, vegetales u hojas. Se relaciona en particular con una planta en la que no es necesaria la adición de agua exógena para calentar o escaldar dichos materiales. Es una planta de funcionamiento en continuo que se compone de una cámara de calentamiento, una cámara de descompresión y 20 vaporización que se conecta con la anterior y con un condensador que a su vez está conectado con una bomba de vacío (Cogat, 1996).

Esta tecnología se basa en los desarrollos descritos en las patentes USP 3293046 de Werther (1966), la francesa 263833 de Cogat, Hunez y Pieribattesti de 1988 y la francesa 2656547 de Cogat (1989).

Esta tecnología ha dado lugar a múltiples aplicaciones. En concreto las

aplicaciones de la tecnología de expansión súbita son las siguientes.

La expansión instantánea a vacío se ha utilizado en la obtención de compuestos volátiles a partir de puré de fruta de la pasión (maracuyá). El proceso de calentamiento por vapor ofrece un puré con una mayor concentración de compuestos volátiles totales, 30 en particular, ásteres, en comparación con un puré de referencia, debido a la incorporación en el puré de parte de la corteza. Después de la expansión al vacío, el puré se empobrece en componentes volátiles debido a la evaporación instantánea de agua cuando las frutas se introducen en la cámara de vacío. La mayoría de estos compuestos volátiles se recuperan en los licores aromáticos generados por el paso al

vacío de expansión, los cuales podrían agregarse al puré (Brat et al, 2000). También mediante la aplicación de la expansión súbita a un puré de fruta de la pasión púrpura se obtiene un producto intermedio entre el zumo y el puré dando lugar a un nuevo producto alimentario con un rendimiento 2 veces superior al proceso de obtención convencional. La alta viscosidad de la papilla tiene que ver con su contenido en residuos insolubles en alcohol sin almidón (Brat, 2001).

En comparación con las técnicas convencionales, el proceso de tratamiento de las uvas antes de la fermentación vínica mediante la tecnología de expansión súbita, dio un marcado incremento en la cantidad de pigmentos. La cantidad de fenoles totales pueden ser 50% mayor que la observada en los vinos de control. Este aumento del contenido de polifenoles es estable durante años. El peso seco total se incrementó hasta un máximo de 30 g / L. Los vinos producidos son menos susceptibles al deterioro oxidativo (Moutounet y Escudier 2000).

Asimismo, el tratamiento de las uvas mediante la tecnología de expansión súbita (ES) resulta en mostos y zumos enriquecidos en todas las clases de compuestos fenólicos, sin embargo su concentración se reduce drásticamente a lo largo de la fermentación cuando se aplica el tratamiento...

1. Aparato para el tratamiento de materiales biológicos o químicos caracterizado porque comprende:

vacío.

2. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque actúa una sonda de 20 ultrasonidos por cuyo interior se hace circular el material a tratar que de esta forma se

alimenta al reactor a vacío.

3. Aparato según la reivindicación 1, caracterizado porque actúa una sonda de ultrasonidos sobre cuyas superficies se hacen incidir las corrientes de alimentación del

material a tratar que de esta forma se alimenta al reactor a vacío.

4. Aparato según la reivindicación 2, caracterizado porque además incluye una segunda sonda de ultrasonidos que colocada enfrente de la primera en el interior del reactor a vacío, actúa sobre la corriente de salida ejerciendo un segundo tratamiento de

ultrasonidos sobre el material a tratar.

5. Aparato según las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque comprende un sistema de recuperación de los materiales tratados y de los vapores condensados.

6. Aparato según las reivindicaciones 1, 2, 3 y 4, caracterizado porque comprende un sistema de condensación constituido por:

7. Procedimiento para el tratamiento de materiales biológicos o químicos, 15 caracterizados por la utilización de forma combinada y simultánea del vacío

instantáneo a una temperatura regulada y la cavitación por ultrasonidos.

8. Uso del aparato según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5 caracterizado por utilizar estos aparatos para la pasteurización y esterilización de materiales biológicos o

químicos.