Método de tratamiento térmico continuo y dispositivo de calentamiento para un fluido eléctricamente conductor.

Procedimiento de calentamiento de un fluido eléctricamente conductor que comprende las etapas de:

- hacer circular el fluido por un circuito desde una entrada (I) hasta una salida (O), a través de una ruta de entrada del circuito en el que el fluido fluye en una primera dirección media (A), y a través de una ruta de salida del circuito en el que el fluido fluye en una segunda dirección media (B) sustancialmente opuesta a la primera dirección,

- someter el fluido a un calentamiento óhmico mientras que el fluido fluye a través del camino de salida, caracterizado por que comprende adicionalmente una etapa de transferencia de calor del fluido que fluye a través de la ruta de salida al fluido que fluye a través de la ruta de entrada por conducción térmica a través de una pared de separación parcialmente aislada eléctricamente al menos parcialmente (1, 1A, 1 B) separando dicha ruta de entrada y dicha ruta de salida.

Método de tratamiento térmico continuo y dispositivo de calentamiento para un fluido eléctricamente conductor

Campo de la invención

La invención se refiere al calentamiento de fluidos, y más en particular a tratamientos térmicos continuos aplicados a un producto alimenticio líquido. Dicho producto alimenticio líquido puede incluir en particular líquidos que han de pasteurizarse, esterilizarse, calentarse, coagularse, tales como el huevo líquido, la sangre y productos lácteos.

La invención se refiere adicionalmente al calentamiento de otros fluidos, tal como, por ejemplo, cremas u otros productos similares en la industria cosmética.

Antecedentes de la invención

El calentamiento óhmico es un método ya conocido para calentar líquidos. Se usan un par de electrodos para aplicar una tensión o un campo eléctrico y generar una corriente eléctrica directamente a través del medio líquido que se va a tratar. Esta técnica puede aplicarse a líquidos que contienen iones libres, que, por lo tanto, son conductores eléctricos. Losmovimientos de las cargas eléctricas crean calor en el producto según la ley de Joule. La generación de calor es una función directa de la geometría, la conductividad eléctrica de un producto dado y la tensión. El calentamiento óhmico es un calentamiento en volumen, a diferencia del calentamiento por convección de la superficie caliente de un intercambiador de calor.

Cuando este método se aplica a un fluido que circula por un conducto para poner en práctica un proceso de calentamiento continuo, el líquido que circula a baja velocidad cerca de las paredes del conducto alcanza una mayor temperatura que el líquido que circula a mayor velocidad en el centro del conducto debido a su mayor exposición a la tensión. Por tanto, el sobrecalentamiento del líquido puede experimentarse cerca de las paredes debido al perfil no uniforme de las velocidades en una sección transversal del conducto, que se debe a la viscosidad del líquido. El sobrecalentamiento del líquido, a su vez, puede causar efectos perjudiciales, tales como la coagulación, contaminación y/o obstrucción y la interrupción de la cadena de producción.

El documento FR 2 863 829 desvela un tratamiento térmico continuo de un fluido que se calienta a través de electrodos separados a lo largo del eje longitudinal de flujo. La temperatura superficial del fluido se controla gracias a unos detectores de temperatura asociados a un flujo de refrigeración exterior. Bajando continuamente la temperatura superficial, este concepto disminuye la obstrucción del tubo. Sin embargo, es necesario un fluido de refrigeración para enfriar el fluido principal, y también es necesario un sistema adicional que comprende bombas, tubos y otros dispositivos para manipular este fluido de refrigeración. Como resultado, el sistema es complejo, costoso y requiere un aumento de mantenimiento. Además, la energía transferida al fluido de refrigeración se pierde.

Resumen de la invención

Un objeto de la invención es abordar los problemas que se han mencionado anteriormente y proporcionar un método y un dispositivo para el calentamiento continuo en volumen y/o cocer líquidos que permiten una reducción sustancial de la obstrucción y/o contaminación resultantes del calentamiento óhmico continuo de un fluido viscoso que fluye a través de un circuito de calentamiento.

Otro objeto de la invención es proporcionar un método y un dispositivo para el calentamiento en volumen continuo y/o cocer líquidos que sea más sencillo que los métodos y dispositivos de la técnica anterior, bien adaptados a procesos de producción industriales, y con una reducción de los costes de fabricación y mantenimiento.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método para calentar un fluido eléctricamente conductor, que comprende las etapas de:

- hacer circular el fluido en un circuito de una entrada a una salida, a través de una ruta de entrada del circuito en elqueelfluido fluye en unaprimeradirecciónmedia, ya través de una ruta de salida del circuito en el que el fluido fluye en una segunda dirección media sustancialmente opuesta a la primera dirección, -someteral fluido al calentamiento óhmico mientras el fluido fluye a través del camino de fluido de salida, comprendiendo el método adicionalmente una etapa de transferir el calor del fluido que fluye a través de la ruta de salida al fluido que fluye a través de la ruta de entrada por conducción térmica a través de una pared de separación eléctricamente aislada almenos parcialmente que separa dicha ruta de entrada y dicha ruta de salida.

El líquido más caliente que circula a través de la ruta de salida en particular cerca de la pared de separación se enfría por el líquido refrigerador que circula a través de la ruta de entrada. De esta manera, se reduce sustancialmente el riesgo de sobrecalentamiento del líquido que circula con una baja velocidad cerca de la pared, y no es necesario ningún circuito de refrigeración secundario para enfriar ese fluido cerca de la pared de separación. Además, el método permite optimizar el consumo de energía del proceso ya que se usa el calor extraído del fluido en la ruta de salida para calentar previamente ese mismo fluido en la ruta de entrada, y no se pierde en un refrigerante como en los dispositivos y métodos previos de la técnica anterior.

El fluido puede ser un líquido, un gel o una pasta, o una mezcla de sustancias líquidas y sólidas. También puede volverse sólido debido, por ejemplo, a la cocción en la ruta de salida, yla extrusión a través de la salida.

Para una mejor eficacia, se prefiere que el fluido fluya o circule continuamente de la entrada a la salida. Sin embargo, si el flujo varía, el calentamiento óhmico puede adaptarse en consecuencia.

El método de la invención puede comprender adicionalmente una etapa de someter el fluido a calentamiento óhmico mientras dicho fluido fluye a través de la ruta de entrada.

De acuerdo con algunas realizaciones, el método puede comprender adicionalmente al menos una de las siguientes etapas:

- aplicar al menos de una tensión que induzca el calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de entrada entre almenos dos electrodos dispuestos en dicha ruta de entrada, -aplicar al menos de una tensión en el fluido que fluye a través de la ruta de salida entre al menos dos electrodos dispuestos en dicha ruta de salida.

También puede comprender adicionalmente al menos una de lassiguientes etapas:

- aplicar una primera y una segunda tensión que induce un calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de entrada, estado dicha primera tensión aplicada entre un primer electrodo dispuesto sustancialmente hacia un primer extremo axial de la ruta de entrada y un segundo electrodo dispuesto sustancialmentehacia la mitad de la rutadeentrada, yestando dichasegunda tensión aplicada entre dicho segundo electrodo y un tercer electrodo dispuesto sustancialmente hacia un segundo extremo axial de la ruta de entrada, -aplicar una tercera y una cuarta tensión que induce un calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de salida, estando dicha tercera tensión aplicada entre el cuarto electrodo dispuesto sustancialmente hacia un primer extremo axial de la ruta de salida y un quinto electrodo dispuesto sustancialmente hacia la mitad de la ruta de salida, y estando dicha cuarta tensión aplicada entre dicho quinto electrodo y un sexto electrodo dispuesto sustancialmente hacia un segundo extremo axial de la ruta de salida.

La aplicación de varias tensiones que inducen el calentamiento óhmico en el fluido permite aumentar la eficacia del calentamiento y mejorarasílos caudales que se van a tratar.

El método de la invención puede comprender adicionalmente una etapa de inducir el calentamiento óhmico en el fluido aplicando una tensión CA (corriente alterna) entre unos electrodos al menos parcialmente en contacto con el fluido.

El uso de tensiones CA permite evitar los efectos de la electrólisis que pueden tener lugar con las tensiones CC. Las tensiones CA pueden ser señales de radiofrecuencia, comprendiendo, por ejemplo, frecuencias de aproximadamente 30 kHz, y de cualquier forma de onda (seno, onda cuadrada, ...) .

De acuerdo con algunas realizaciones, elmétodo de la invención puede comprenderadicionalmente:

- una etapa de hacer circular el fluido a través de la ruta de entrada a una mayor velocidad media que a través de la ruta de salida. Esto puede conseguirse teniendo las superficies de la sección transversal de valores diferentes en lo que respecta a las rutas de entrada... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de calentamiento de un fluido eléctricamente conductor que comprende las etapas de:

- hacer circular el fluido por un circuito desde una entrada (I) hasta una salida (O) , a través de una ruta de entrada del circuito en el que el fluido fluye en una primera dirección media (A) , y a través de una ruta de salida del circuito en el que el fluido fluye en una segunda dirección media (B) sustancialmente opuesta a la primera dirección, -someter el fluido a un calentamiento óhmico mientras que el fluido fluye a través del camino de salida, caracterizado por que comprende adicionalmente una etapa de transferencia de calor del fluido que fluye a través de la ruta de salida al fluido que fluye a través de la ruta de entrada por conducción térmica a través de una pared de separación parcialmente aislada eléctricamente al menos parcialmente (1, 1A, 1 B) separando dicha ruta de entrada y dicha ruta de salida.

2. Procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además una etapa que consiste en someter el fluido a un calentamiento óhmico mientras que dicho fluido fluye a través de la ruta de entrada.

3. Procedimiento de la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que comprende adicionalmente al menos una de las siguientes etapas:

- aplicar al menos de una tensión que induzca el calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de entrada entre almenos dos electrodos (3, 4, 5A, 5B) dispuestos en dicha ruta de entrada, -aplicar al menos de una tensión en el fluido que fluye a través de la ruta de salida entre al menos dos electrodos (3, 4, 5A, 5B) dispuestos en dicha ruta de salida.

4. Procedimiento de la reivindicación 3, caracterizado por que comprende adicionalmente al menos una de las siguientes etapas:

- aplicar una primera y una segunda tensión que induce un calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de entrada, estado dicha primera tensión aplicada entre un primer electrodo (4) dispuesto sustancialmente hacia un primer extremo axial (10) de la ruta de entrada y un segundo electrodo (5A) dispuesto sustancialmente hacia la mitad de la ruta de entrada, y estando dicha segunda tensión aplicada entre dicho segundo electrodo (5A) y el tercer electrodo (3) dispuesto sustancialmente hacia un segundo extremo axial (20) de la ruta de entrada, -aplicar una tercera yuna cuarta tensión que induce un calentamiento óhmico en el fluido que fluye a través de la ruta de salida, estando dicha tercera tensión aplicada entre el cuarto electrodo (3) dispuesto sustancialmentehacia un primerextremoaxial (30) delarutadesalidayun quinto electrodo (5B) dispuesto sustancialmente hacia la mitad de la ruta de salida, y estando dicha cuarta tensión aplicada entre dicho quinto electrodo (5B) y un sexto electrodo (4) dispuesto sustancialmente hacia un segundo extremo axial (20) de la ruta de salida.

5. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente una etapa de inducción de un calentamiento óhmico en el fluido aplicando una tensión CA entre los electrodos (3, 4, 5A, 5B) al menos parcialmente en contacto con el fluido.

6. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente una etapa que consiste en hacer circular el fluido a través de la ruta de entrada a una velocidad media superior que a través de la ruta de salida.

7. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente una etapa de medida de la temperatura del fluido al menos en una ruta entre la ruta de entrada y la ruta de salida.

8. Dispositivo de calentamiento para calentar un fluido eléctricamente conductor que circula por el dispositivo, comprendiendo:

- una entrada (I) a través de la cual el fluido entra en el dispositivo y una salida (O) a través de la cual el fluido sale del dispositivo, -una ruta de entrada que se extiende sustancialmente paralela a un eje longitudinal XX entre un primer extremo axial (10) conectado a la entrada (I) y un segundo extremo axial (20) separado axialmente del primer extremo axial (10)

- una ruta de salida que se extiende sustancialmente paralela al eje longitudinal XX entre un primer extremo axial (30) y un segundo extremo axial (40) conectado a la salida (O) , estando el primer extremo axial (30) situado axialmente alrededor de la misma posición axial que el segundo extremo axial (20) de la ruta de entrada, estando el segundo extremo axial (40) de la ruta de salida situado axialmente alrededor de la misma posición axial que el primer extremo axial (10) de la ruta de entrada, -medios de transferencia de fluido para permitir que el fluido salga a través del segundo extremo axial (20) de la ruta de entrada para entrara través del primer extremo axial (30) de la ruta de salida, -unapluralidad de electrodos (3, 4, 5B) paraaplicaralmenosunatensión en el fluido que fluye a travésde la ruta de salida, caracterizado por que comprende adicionalmente una pared de separación eléctricamente aislada al menos parcialmente (1, 1A, 1B) contigua a las rutas de entrada y salida y que se extiende axialmente entre la posición axial del primer extremo (10) de la ruta de entrada y la posición axial del segundo extremo (20) de la ruta de entrada, permitiendo que dicha pared de separación (1, 1A, 1B) la transferencia de calor por conducción entre dicha ruta de entrada y dicha ruta de salida.

9. Dispositivo de la reivindicación 8, caracterizado por que comprende adicionalmente una pluralidad de electrodos (3, 4, 5A) para aplicar al menos una tensión en el fluido que fluye a través de la ruta de entrada.

10. Dispositivo de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que comprende adicionalmente de electrodos (3, 4) situados hacia los extremos axiales (10, 20, 30, 40) de la ruta de entrada y/o de la ruta de salida.

11. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que comprende una pared de separación (1, 1A, 1 B) de una forma sustancialmente tubular que encierra radialmente la ruta de salida.

12. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por que comprende adicionalmente una pared externa (2) de una forma sustancialmente tubular que encierra radialmente la ruta de entrada.

13. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por que la superficie de la sección transversal media de la ruta de entrada es similar a, o inferior a la superficie de la sección transversal media de la ruta de salida.

14. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que los medios de transferencia de fluido comprenden una conexión fluídica directa entre el segundo extremo axial (20) de la ruta de entrada y el primer extremo axial (30) de la ruta de salida.

15. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado por que los medios de transferencia de fluidocomprenden unasalidaintermedia (O') para permitiral fluido salirdelsegundo extremo axial (20) delaruta de entrada, y una entrada intermedia (I') para permitir al fluido entrar a través del primer extremo axial (30) de la ruta de salida.

16. Dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado por que comprende adicionalmente una entrada adicionalmente en el primer extremo axial (30) de la ruta de salida.

17. Sistema para calentar un fluido eléctricamente conductor, caracterizado por que comprende una pluralidad de dispositivos de la reivindicación 15 con una salida intermedia (O') en conexión fluídica con una entrada (I) de otro dispositivo, y una entrada intermedia (I') de conexión fluídica con la salida (O) delmismo dispositivo.