METODO DE CRIOCONCENTRACION DE LIQUIDOS.

Método de crioconcentración de líquidos.Se describe un método que permite obtener productos concentrados a partir de líquidos y evita la utilización de intercambiadores de calor de superficie raspada en la etapa de cristalización en procesos de crioconcentración

La presente invención se refiere a un método de crioconcentración mediante congelación por cambio de presión. El objeto de la invención consiste en un método que incluye cambios de presión y temperatura para conseguir la congelación en procesos de crioconcentración. Antecedentes de la invención De todas las técnicas de concentración existentes hoy en día en la industria alimentaria, la crioconcentración es la que permite obtener los productos de mayor calidad organoléptica y nutricional gracias a las bajas temperaturas a las que se desarrolla el proceso. Sin embargo, la implantación de esta tecnología en la industria es limitada debido principalmente a razones económicas. El sistema de crioconcentración industrial más empleado actualmente es el patentado por Grenco N. V., Holanda, subsidiaria de Niro Inc. Consta básicamente de tres etapas: cristalización en un intercambiador de calor de superficie raspada, maduración/crecimiento de los cristales de hielo formados en un recristalizador y separación de los mismos en una columna de lavado. Los mayores costes del proceso tienen lugar en el intercambiador de calor de superficie raspada, que es un elemento de diseño complejo, altos costes de inversión y con un alto consumo energético (tanto por la necesidad de rotación de las cuchillas como por la baja temperatura a la que ha de mantenerse). Descripción de la invención Tal y como se ha comentado en el apartado anterior la etapa de cristalización en los métodos de crioconcentración actuales implica altos costes de inversión y un alto consumo energético. En este documento se describe un método de crioconcentración que sustituye la etapa de cristalización en el intercambiador de calor de superficie raspada por una congelación por cambio de presión. El método consiste en comprimir un líquido, enfriarlo bajo presión y después provocar la formación de cristales de hielo en el mismo mediante una expansión hasta condiciones atmosféricas. A continuación, los cristales de hielo formados se hacen crecer en un tanque de recristalización y después se separan para obtener el concentrado final. La congelación por cambio de presión permite obtener un alto porcentaje de cristales de hielo en todo el volumen del producto a la vez (del orden del 25-30% del contenido de agua total), de forma instantánea y uniforme, a diferencia de lo que ocurre en el intercambiador de calor de superficie raspada donde la nucleación sólo tiene lugar en la superficie de la muestra en contacto con las paredes del intercambiador. Asimismo la cantidad de hielo formada en el producto tras la expansión y; por tanto, el grado de concentración alcanzado en el mismo pueden controlarse eficazmente ajustando las condiciones de presión y temperatura empleadas para la congelación. Cuanto mayor sea la presión de trabajo y más baja la temperatura, mayor va a ser la cantidad de hielo obtenida. Además, la temperatura de trabajo puede ser relativamente alta, incluso mayor que el punto de congelación del producto. Esto obviamente constituye una ventaja muy importante frente a la crioconcentración tradicional que conlleva temperaturas muy bajas en el intercambiador de calor, con el gasto energético que ello supone. Este método permite que los cristales de hielo formados sean de mayor tamaño que los que se forman en el intercambiador de calor de superficie raspada. Además, a diferencia de éstos tienen forma redondeada y uniforme lo que facilita su posterior separación. La congelación por cambio de presión puede provocar además, en función de las condiciones de presión y temperatura empleadas, una inactivación microbiológica y/o enzimática en el producto procesado que permitiría; por tanto, eliminar una operación de estabilización en el mismo. Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1.- Muestra un diagrama del procedimiento. Figura 2.- Muestra un diagrama de la etapa de cristalización en el equipo de alta presión 2 Realización preferente de la invención ES 2 350 428 A1 A la vista de las figuras se describe, a continuación, un modo de realización preferente del método objeto de esta invención aplicado. A modo de ejemplo, se presenta el procedimiento para concentrar zumo de naranja, con una concentración inicial de 11.8º Brix, hasta una concentración final de 45.5º Brix. En la Figura 1 se describe el procedimiento completo para obtener un líquido concentrado, mientras que en la Figura 2 se presenta la fase del proceso que transcurre en el equipo de alta presión; es decir, la fase de cristalización. En la Figura 2 se observa, además, el diagrama de fases del producto (líneas negras) que indica en qué estado se halla éste (sólido o líquido) para cada combinación de presión y temperatura. El líquido a concentrar (solución madre) se introduce en el equipo de alta presión que se halla atemperado a la temperatura de trabajo, entre 0ºC y -40ºC, y se comprime hasta un nivel de presión entre 100 MPa y 700 MPa. La combinación de presión y temperatura de trabajo ha de ser tal que garantice que el producto se mantiene líquido bajo presión; es decir, no se congela a las condiciones de presión y temperatura elegidas. En el ejemplo que se presenta con zumo de naranja, la compresión (tramo 1-2 en la Figura 2) se lleva a cabo a 500 MPa y la temperatura de trabajo es de -5ºC. Esta temperatura comparada con las temperaturas más bajas necesarias en el recristalizador de superficie raspada tradicional implica un considerable ahorro energético. El empleo de presiones elevadas conlleva, además, una inactivación microbiológica y/o enzimática en el producto a concentrar. Tras la compresión, el producto se enfría bajo presión, manteniéndose en todo momento en estado líquido (tramo 2-3 de la Figura 2). Una vez alcanzada la temperatura deseada en todo el volumen del producto, se lleva a cabo una expansión hasta presión atmosférica (tramo 3-4 en Figura 2). Esto provoca la formación instantánea de una cierta cantidad de cristales de hielo gracias al subenfriamiento alcanzado a presión atmosférica (señalado como T en la Figura 2). Dado que el grado de subenfriamiento alcanzado es el mismo en todo el volumen del producto, los cristales de hielo que se forman se hallan repartidos de forma homogénea y uniforme en toda la masa del mismo. Esto constituye una diferencia importante en relación a lo que ocurre en la cristalización tradicional, en el intercambiador de calor de superficie raspada, donde los cristales sólo se forman en la superficie del producto en contacto con las paredes frías del equipo. La cantidad de cristales de hielo formada en la congelación por cambio de presión, o lo que es lo mismo, el grado de concentración alcanzado tras la expansión, se controla, de manera eficiente, variando las condiciones de presión y temperatura empleadas en función del producto a concentrar. Cuanto mayor sea la presión y menor la temperatura de trabajo, mayor va a ser la cantidad de hielo formada, hasta un máximo del orden de un 25-30% del contenido total de agua del producto. Tras la expansión, el producto junto con los cristales de hielo formados se pasa a un recristalizador (Figura 1) donde los cristales crecen hasta alcanzar el tamaño deseado para su fácil separación. Dado que el crecimiento de los cristales de hielo se produce preferiblemente a bajos niveles de subenfriamiento, la temperatura en el recristalizador ha de mantenerse sólo ligeramente por debajo del punto de congelación del concentrado obtenido, entre 0.1ºC y 1.5ºC por debajo. Una vez que los cristales de hielo alcanzan el tamaño óptimo para su separación se lleva a cabo ésta por cualquier sistema adecuado (filtración, centrifugación, ...). Tras la separación, parte del concentrado final obtenido retorna a la línea de alimentación del equipo de alta presión donde se mezcla con la solución madre (Figura 1). Se obtiene, así, una solución intermedia que, tras la congelación por cambio de presión, alcanza el nivel de concentración deseado en el producto final. Por otra parte, los cristales de hielo obtenidos tras la separación pasan a un equipo de lavado donde se recupera el producto concentrado impregnado en los mismos. En el ejemplo del zumo de naranja, cuando el proceso se halla en estado estacionario, parte del concentrado 45.5º Brix obtenido tras la separación de los cristales de hielo se mezcla con la solución madre de 11.8º Brix (84% de concentrado 45.5º Brix más 16% de solución madre 11.8º Brix). Se consigue...

1. Método de crioconcentración de líquidos caracterizado porque comprende las siguientes etapas: - presurizar el líquido (2) en un equipo de alta presión (3); - enfriar el líquido (2), bajo presión, hasta temperaturas negativas; - expandir el líquido (2) enfriado en la etapa anterior hasta presión atmosférica para formar cristales de hielo - trasladar el líquido (2) con los cristales de hielo a un tanque de recristalización (4) donde los cristales aumentan de tamaño - separar en un separador (5) los cristales de hielo formados en la etapa anterior obteniendo un producto concentrado (6). - realizar un lavado (7) de los cristales de hielo separados para recuperar el producto concentrado (6) impregnado en los mismos, desechando el hielo (8). 2. Método según reivindicación 1 caracterizado porque la presurización en el equipo de alta presión (3) se realiza entre 100 y 700 MPa. 3. Método según reivindicación 1 caracterizado porque el enfriamiento se realiza entre 0ºC y -40ºC. 4 ES 2 350 428 A1 ES 2 350 428 A1 6 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA