MXPA02001010A

MXPA02001010A - Aparato para enfriamiento evaporativo de un producto liquiforme.

Info

Publication number: MXPA02001010A
Application number: MXPA02001010A
Authority: MX
Inventors: Palm Bengt
Original assignee: Tetra Laval Holdings & Finance
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-10-31
Also published as: ATE340001T1; EP1218075B1; CN1195567C; AU6331400A; AR024992A1; SE9902818D0; EA200200212A1; WO2001008779A1; BR0012890B1; DE60030871T2; EP1218075A1; BR0012890A; SE514560C2; US6513422B1; CN1365296A; DK1218075T3; ES2273713T3; SE9902818L; DE60030871D1; EA003624B1

Abstract

La presente invencion se refiere a un aparato para el enfriamiento evaporativo, o enfriamiento rapido, de un producto licuiforme. El aparato incluye un recipiente de vacio (1) el cual esta divido en un primer (6) y un segundo (7) espacios. Los dos espacios (6,7) estan dispuestos concentricamente en el recipiente (1). En el primer espacio (6) esta dispuesta una entrada (9) para el producto cargado de vapor, asi como tambien una salida (10) para el producto. En el segundo espacio (7), se proporciona un escape de vertedero (14) para el vapor condensado y los gases no condensables. El aparato tambien incluye un ciclo de circulacion para un liquido enfriador, que comprende una salida 18 para el liquido enfriador, una bomba centrifuga 20 y un enfriador (22) y los conductos (19,21,24) asi como tambien un medio para distribuir el liquido enfriador (25, 29) en el segundo espacio (7) en el recipiente de vacio (1).

Description

APARATO PARA ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DE UN PRODUCTO LIQUIFORME CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto liquiforme, que comprende un recipiente de vacio con una entrada para el producto cargado de vapor, una salida para el producto y una salida para el vapor condensado, el aparato también incluye un ciclo de circulación para el liquido enfriador.

TÉCNICA ANTERIOR El tratamiento térmico de productos alimenticios en estado liquido, tales como la leche, es un proceso industrial común de hoy en dia. Mediante el calentamiento del producto, se obtendrá una vida útil en depósito extendida como resultado de la exterminación de micro-organismos los cuales existen en el producto. En la esterilización del producto alimenticio, este es calentado a una temperatura que excede los 100°C. A fin de calentar rápidamente a estas temperaturas, se emplea el vapor. El calentamiento puede ocurrir ya sea directamente o indirectamente. En el calentamiento indirecto, se emplean intercambiadores de calor REF 135844 de diferentes tipos. En el calentamiento directo, el vapor es adicionado directamente al producto. Existen dos tipos de calentamiento directo de un producto liquido, la inyección y la infusión. En la inyección, el vapor es inyectado en el producto en un sistema cerrado. La infusión implica que el producto sea dividido finamente y se haga pasar a través de un espacio lleno de vapor. En ambos casos, el vapor suministrado calienta rápida y eficazmente el producto a la temperatura deseada, y el producto entonces se mantiene a esta temperatura durante un cierto intervalo de tiempo predeterminado. Subsecuentemente, el vapor adicionado debe ser removido del producto a fin de evitar diluirlo. Esto ocurre normalmente mediante el enfriamiento evaporativo, comúnmente llamado enfriamiento rápido, en un recipiente de vacio. Durante el proceso, el vapor es liberado y condensado al mismo tiempo que el producto es enfriado a la temperatura que tenia antes del tratamiento térmico. El enfriamiento evaporativo ocurre normalmente en que el producto cargado de vapor es alimentado bajo presión en un recipiente de vacio. Cuando el producto entra en el recipiente de vacio, el liquido hierve, el vapor es liberado y asciende en el recipiente, mientras que el producto se acumula en la región inferior del recipiente. El producto de esta manera enfriado puede ser extraído de la región inferior del recipiente. El vapor que, junto con los gases no condensables, deja el producto se debe condensar a fin de hacer posible que sea conducido hacia una salida. La condensación puede ocurrir ya sea en que el vapor y los gases sean alimentados en un recipiente de vacio adicional donde el vapor es enfriado al ser rociado con agua fria, o que el vapor es condensado en alguna forma de condensador de placas o condensador de tubos enfriado con agua. El condensador de placas o tubos puede ser integral en el primer recipiente de vacio, o puede ser colocado alternativamente fuera de éste. Los diversos aparatos que existen hoy en dia para la condensación de vapor son relativamente costosos en su fabricación, puesto que en el primer caso se requiere un recipiente de vacio extra o alternativamente se necesita alguna forma de condensador. Para el método convencional de condensación de vapor, además es consumida una cantidad considerable de agua enfriadora, la cual debe ser de buena calidad a fin de evitar el 'sarro" o incrustaciones y corrosión en las placas o tubos en el condensador.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es producir un aparato para el enfriamiento evaporativo ('enfriamiento rápido") de un liquido, donde la condensación del vapor liberado ocurre en el mismo recipiente de vacio y donde no se requiere un condensador costoso y complicado. Un objetivo adicional de la presente invención es que el liquido enfriador el cual condensa el vapor circule en un ciclo cerrado, lo cual reduce el consumo de agua enfriadora y evita el problema inherente en el sarro o incrustaciones y corrosión.

SOLUCIÓN Estos y otros objetivos han sido alcanzados de acuerdo con la presente invención en que al aparato del tipo descrito a manera de introducción se le han otorgado las cualidades características que el recipiente está dividido en un primer y segundo espacios, dispuestos concéntricamente en el recipiente y abiertos hacia el extremo superior del recipiente, y en los cuales la entrada y la salida para el producto están colocadas en el primer espacio, y que la salida para el vapor condensado está colocada en el segundo espacio. A las modalidades preferidas de la presente invención se les ha otorgado adicionalmente las cualidades características expuestas en las subreivindicaciones anexas.

RE É DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Dos modalidades preferidas de la presente invención ahora serán descritas en mayor detalle a continuación, con referencia particular a los dibujos asociados. En los dibujos asociados : la figura 1 muestra una primera modalidad preferida del aparato de acuerdo con la presente invención; y la figura 2 muestra una segunda modalidad preferida del aparato de acuerdo con la presente invención.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto liquido comprende un recipiente de vacio 1 con una pared exterior 2 y paredes de extremo 3,4. Dentro del recipiente 1, se proporciona una pared adicional 5 dispuesta concéntricamente en relación a la pared exterior 2. Las paredes 2 y 5 juntas crean dos espacios concéntricos dentro del recipiente 1, un primer espacio 6 y un segundo espacio 7. En la primera modalidad preferida de la presente invención (figura 1), el primer espacio 6 está colocado dentro del segundo espacio 7, mientras que en la segunda modalidad (figura 2), el primer espacio 6 está colocado fuera del segundo espacio 7. La pared interior 5 está asegurada herméticamente en el extremo inferior 4 del recipiente 1 mientras que Ü i.j>«->?.«i-»- m^ lgigy! termina a una distancia abajo del extremo superior <¡¡ ? .del recipiente 1, de modo que los dos espacios 6 y 7 están abiertos hacia arriba. El extremo superior 3 del recipiente 1 está redondeado, mientras que el extremo inferior 4 es cónico hacia adentro, hacia el centro del recipiente 1. El extremo inferior 4 también puede estar redondeado o de otro modo puede estar formado de manera adecuada para un recipiente de vacio. En el recipiente de vacio 1, existe un conducto 8 para el producto calentado, cargado de vapor. El conducto 8 descarga en una entrada 9 dispuesta tangencialmente en el primer espacio 6 del recipiente 1. En la primera modalidad preferida de la presente invención (figura 1), esto implica que la entrada del producto 9 está dispuesta en la pared interior 5 y que la entrada del producto 9 en la segunda modalidad (figura 2) está colocada en la pared exterior 2. La entrada 9 tiene la forma de una abertura preferiblemente, de modo que se proporciona una abertura vertical en la pared 2, 5 del recipiente 1. Una salida 10 está provista en el extremo de fondo 4 en el primer espacio 6 para el producto enfriado. Un conducto 11 con una bomba centrifuga 12 está conectado a la salida del producto 10. Desde la bomba, un conducto 13 continúa hacia afuera del aparato.

En el segundo espacio 7, está dispuesta en el recipiente 1 una salida 14 para el vapor condensado y los gases no condensables que se separan del producto. La salida 14 está dispuesta como un escape de vertedero. El escape de vertedero 14 está conectado por medio de un conducto 15 a una bomba de vacio 16. Desde la bomba de vacio 16, un conducto 17 va, además normalmente directo a una salida. En el segundo espacio 7, en el extremo inferior 4, también se proporciona una salida 18 para el agua enfriadora. La salida está conectada a un conducto 19 con una bomba centrifuga 20. Desde la bomba 20, un conducto 21 conduce al enfriador 22 el cual, por ejemplo, puede ser un intercambiadores de calor de placas. El enfriador 22 también está conectado a un tubo de agua fria 23. Después del enfriador 22, se proporciona un conducto 24 el cual descarga dentro del recipiente de vacio 1. En la primera modalidad preferida de la presente invención (figura 1), el conducto 24 descarga en un conducto anular 25 el cual está provisto con un número de agujeros distribuidos en el conducto anular 25. El conducto anular 25 está colocado en la región superior del segundo espacio 7 del recipiente 1. La salida 18, la bomba centrifuga 20, el enfriador 22, los conductos 19, 21 y 24, asi como también el conducto anular 25 juntos constituyen un ciclo de circulación para el agua enfriadora.

En la segunda modalidad preferida de la presente invención (figura 2), el conducto 24 descarga en una boquilla distribuidora 29, la cual está provista con un número de agujeros. La boquilla distribuidora 29 está colocada en la región superior del segundo espacio 7 del recipiente 1. La salida 18, la bomba centrifuga 20, el enfriador 22, los conductos 19, 21 y 24, asi como también la boquilla distribuidora 29 juntos constituyen un ciclo de circulación para el agua enfriadora. Para el monitoreo del aparato, se conecta un regulador de presión 26 y se coloca en el conducto 15 en la bomba de vacio 16. El regulador de presión 26 monitorea que sea mantenida la presión correcta dentro del recipiente de vacio 1. El aparato también incluye un conducto 27 para el lavado. El conducto 27 termina con una boquilla rodadora 28. El producto, el cual ha sido tratado térmicamente antes de llegar al aparato, está normalmente a una temperatura de 70-100°C. El producto es calentado y es suministrado directamente con el vapor en un inyector o infusor (no mostrado) . El producto es calentado normalmente a una temperatura de 100-150°C y luego es mantenido a esta temperatura en una tubería compensadora (no mostrada) durante un cierto intervalo de tiempo predeterminado, el cual depende de la temperatura del tratamiento.

Después de la tubería compensadora, el producto el cual es mezclado con vapor entra bajo presión en el aparato a través del conducto 8. El producto cargado de vapor pasa al recipiente de vacio 1 a través de la entrada tangencial 9, en el primer espacio 6, lo cual implica que el producto, en la primera modalidad preferida de la presente invención (figura 1), entrará en el interior de los dos espacios 6, 7 formados por las paredes 2 y 5. En la segunda modalidad (figura 2), el producto entra en la salida de los dos espacios 6,7. Como resultado del diseño tangencial de la entrada, el producto fluirá en cada pared respectiva 5, 2 como resultado del efecto comúnmente llamado ciclón. Cuando el producto bajo presión entra en el recipiente de vacio 1, el liquido hervirá con la caida de presión repentina, y el vapor y los gases no condensables serán liberados del producto. El producto más pesado desciende en el recipiente de vacio 1, mientras que el vapor y los gases no condensables más ligeros se elevan. El producto el cual ha sido liberado del vapor ahora está a una temperatura que corresponde a la temperatura la cual tenia antes del tratamiento térmico, es decir 70-100°C. El producto es acumulado en la región inferior del recipiente de vacio 1 y sale a través de la salida 10. Por medio de los conductos 11 y 13, asi como también la bomba centrifuga 12, el producto es transportado además a un ^MjMtf^flí^^^^ enfriamiento adicional, o alternativamente a otras formas de "tratamiento. El vapor y los gases no condensables los cuales han ido a la parte superior en el recipiente de vacio 1 son extraídos hacia el segundo espacio 7 en el recipiente 1. El vapor y los gases serán rociados con el agua enfriadora del conducto anular 25 o la boquilla distribuidora 29, respectivamente. El agua enfriadora puede tener una temperatura entre 10 y 40°C. Mientras más alta sea la temperatura del agua enfriadora, mayor será la cantidad de agua enfriadora que se consuma para condensar el vapor. El vapor condensado, el agua enfriadora y los gases no condensables son reunidos en la región inferior del recipiente de vacio, en el segundo espacio 7. Un escape de vertedero 14 está dispuesto de tal manera que el vapor condensado adicional y los gases se separen del recipiente de vacio 1 por medio del escape de vertedero 14. Por medio del conducto 15 y la bomba de vacio 16, el excedente es conducido a la salida a través del conducto 17. La presión en el recipiente 1 se mantiene constante por medio del regulador de presión 26 colocado en la entrada de la bomba de vacio 16. El agua enfriadora que está acumulada bajo el escape de vertedero 14 en la región inferior del recipiente de vacio 1 está incluida en el ciclo de circulación prácticamente cerrado para el agua enfriadora, el cual está incluido en el aparato. Por medio de la salida 18 y el conducto 19, el agua enfriadora es bombeada desde el recipiente de vacio 1 por medio de la bomba de circulación 20 a un enfriador 22. El enfriador 22 puede consistir, por ejemplo, de un intercambiador de calor de placas y ya que el uso de enfriador se hace preferiblemente de agua fria a una temperatura de 10-40°C. El agua fria entra en el enfriador 22 a través de la tubería de agua fria 23. Después del enfriador 22, el agua enfriadora pasa a través del conducto 24 nuevamente en la región superior del recipiente de vacio 1. Dependiendo de la modalidad, el conducto 24 descarga en un conducto anular 25 o en una boquilla distribuidora 29, respectivamente. En ambos casos, el agua enfriadora es distribuida a través de agujeros pequeños en el conducto 25 y en la boquilla distribuidora 29, respectivamente, y esto causa nuevamente que rocié el vapor y los gases no condensables que entran en el recipiente 1. Para hacer posible que la temperatura deseada sea mantenida dentro del recipiente de vacio 1, se proporciona un indicador de temperatura 30 en su región superior. El indicador de temperatura 30 emite una señal a un regulador de temperatura 31 el cual controla una válvula 32 dispuesta en el conducto 24 donde el agua enfriadora se separa del enfriador 22. A través de la válvula 32, es regulada la cantidad de agua enfriadora que pasa en el conducto 24 al ^j^ M^^ ^^^ ^^^^^^ ..^.^,.,^^^^^,.1^^^., -?'t"f" conducto anular 25 o a la boquilla distribuidora 29, rei:spectivamente. El método descrito anteriormente para la regulación de la temperatura en el recipiente 1 permite una capacidad de producción variable de manera no gradual en la 5 planta de tratamiento térmico que precede al aparato de acuerdo con la presente invención. Una alternativa más económica, la cual da por resultado una capacidad de producción fija, es la regulación constante del flujo. El agua enfriadora se mantiene a la temperatura deseada por medio de un indicador de temperatura 33 colocado inmediatamente en conexión con la salida de agua enfriadora del enfriador 22. El indicador de temperatura 33 emite una señal a un regulador de temperatura 34 el cual controla una válvula 35 colocada en la tubería de agua fria 23 en el enfriador 22. Al adaptar la temperatura del agua enfriadora de modo que el agua enfriadora que se separa del recipiente de vacio 1 a través de la salida 18 no exceda una temperatura de aproximadamente 65°C, se evita el 'sarro" o incrustaciones en el conducto de agua enfriadora. 20 Como ha sido aparente a partir de la descripción anterior, mediante la presente invención se obtiene un aparato para el enfriamiento evaporativo, o enfriamiento rápido, de un producto liquido, el cual es más económico en el diseño que los aparatos de la técnica anterior. El aparato utiliza solo un recipiente de vacio individual, y no está equipado con condensadores complicados y costosos. El aparato además exhibe un ciclo de circulación cerrado para el agua enfriadora, el cual da por resultado el consumo reducido de agua en el enfriamiento evaporativo.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

" ? ' REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se „ reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 5 1. Un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto liquiforme, que comprende un recipiente de vacio con una entrada para el producto cargado de vapor, una salida para el producto, asi como también una salida para el vapor condensado, el aparato también incluye un ciclo de 10 circulación para el liquido enfriador, caracterizado porque el recipiente está dividido en un primero y un segundo espacios, dispuestos concéntricamente en el recipiente y abiertos hacia el extremo superior del recipiente, y donde la entrada y la salida para el producto están colocadas en el 15 primer espacio y la salida para el vapor condensado está colocada en el segundo espacio.
2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer espacio está colocado dentro del segundo espacio. 20
3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer espacio está colocado fuera del segundo espacio.
4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la salida para el vapor condensado es 25 un escape de vertedero.
5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ciclo de circulación para el liquido enfriador consiste de una salida para el liquido enfriador, una bomba centrifuga, un enfriador y conductos, asi como también un conducto anular.
6. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el ciclo de circulación para el liquido enfriador consiste de una salida para el liquido enfriador, una bomba centrifuga, un enfriador y conductos, asi como también una boquilla distribuidora.
7. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada para el producto está dispuesta tangencialmente en la pared y está diseñada como una abertura vertical.