MXPA06009947A - Aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto liquido - Google Patents

Abstract

La descripción se relaciona con un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto líquido. El aparato comprende una cámara de vacío (1) la cual estádividida en un primer espacio situado centralmente (6) y un segundo espacio (7) el cual rodea concéntricamente al primer espacio (6). Ambos espacios (6, 7) están abiertos hacia la pared terminal superior (2) de la cámara de vacío (1). El primer espacio (6) tiene una salida (25) para vapor condensado. El segundo espacio (7) tiene una entrada (11) para producto vaporizado, asícomo una salida (12) para el producto. El aparato también incluye un circuito de circulación para líquido refrigerante. El primer espacio (6) se extiende hacia debajo de tal manera que se extiende al menos hasta por debajo de la pared terminal del fondo (4) de la cámara de vacío (1) como la extensión del espacio (6) dentro de la cámara de vacío (1).

Description

APARATO PARA EL ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DE UN PRODUCTO LIQUIDO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto líquido que comprende una cámara de vacío dividida en un primer espacio situado centralmente y un segundo espacio el cual rodea concéntricamente el primer espacio y en donde ambos espacios están abiertos hacia la pared del extremo superior de la cámara de vacío, al primer espacio tiene una salida para vapor condensado y el segundo espacio tiene una entrada para producto vaporizado, así como una salida para el producto, el aparato incluye además un circuito de circulación para líquido refrigerante . ANTECEDENTES DE LA INV?NCIÓN El tratamiento térmico de productos alimenticios, tales como leche, es un proceso industrial que comúnmente se lleva a cabo hoy en día. Al calentar el producto, se obtendrá una mayor vida de anaquel por el exterminio de aquellos microorganismos que se encuentran en el producto. En la esterilización del producto alimenticio, éste se calienta a temperaturas que sobrepasan los 100°C. Con el fin de calentar a esas temperaturas elevadas, se empJLea vapor. El calentamiento puede tener lugar ya sea directamente o Ref.: 175456 indirectamente. En el calentamiento indirecto, se utilizan diferentes tipos de intercambiadores de calor. En el calentamiento directo, se agrega vapor directamente al producto . Existen dos tipos de calentamiento directo de un producto líquido, inyección e infusión. En la inyección, se inyecta vapor en el producto en un sistema cerrado. La infusión implica que- el producto es dividido finamente y se hace pasar a través de un espacio llenado con vapor. En ambos casos, el vapor suministrado calienta rápidamente y eficientemente el producto a la temperatura deseada y el producto es mantenido a esta temperatura • durante un intervalo de tiempo predeterminado. El vapor suministrado debe removerse después del producto con el fin de evitar diluirlo. Esto normalmente tiene lugar por enfriamiento evaporativo, denominado enfriamiento rápido, en una cámara de vacío. Durante el proceso, el vapor es liberado y condensado al mismo tiempo que el producto es enfriado hasta la temperatura que tenía antes del tratamiento térmico. El enfriamiento evaporativo usualmente tiene lugar al alimentarse el producto vaporizado, bajo presión, dentro de una cámara de vacío. Cuando • el producto entra - en la cámara de vacío, el líquido hierve, el vapor es liberado y asciende en la cámara mientras se acumula el producto en la región inferior de la cámara. De esta manera, el producto enfriado puede retirarse de la región inferior de la cámara. El vapor que abandona al producto junto con gases incondensables se condensará para que pueda dirigirse a un salida. La condensación puede efectuarse ya sea dirigiendo el vapor y los gases a una cámara de vacío adicional en donde el vapor es enfriado con chorros de agua fría, o el vapor es condensado de alguna forma del condensador de placas enfriado con agua o condensador tubos . El condensador de placas o tubos puede integrarse en la primera cámara de vacío o alternativamente se puede colocar fuera de la misma. La mayoría de - los aparatos existentes en la actualidad para condensar el vapor son relativamente caros para su manufactura dado que, en el primer caso, se requiere una cámara- de vacío, adicional, o alternativamente se- necesita algún tipo de condensador. Para el método convencional de condensación del vapor, se consume además una considerable cantidad de agua de refrigeración, y esta agua deberá ser de buena calidad con el fin de evitar la incrustación de cal y corrosión en las placas o tubos en el condensador. La especificació de patente sueca SE 514 560 describe un aparato para enfriamiento evaporativo el cual utiliza solo una cámara de vacío. La cámara de vacío se divide en dos espacios dispuestos concéntricamente los cuales están abiertos en dirección de la pared del extremo superior de . la cámara. El producto vaporizado entra en un primer espacio, y en el segundo espacio el vapor liberado es rociado con agua de refrigeración de un circuito de circulación cerrado . Este aparato tampoco requiere ningún condensador costoso y complicado. Sin embargo, un inconveniente inherente en este aparato es que existe un riesgo de que el agua de refrigeración que se emplea para condensar el vapor pueda salpicar sobre el segundo espacio y de esta manera diluir el producto, o aún peor corre el riesgo de infectar el producto alimenticio esterilizado. Al enfriar con chorros de líquido refrigerante desde arriba en el primer espacio, también se crea una superficie fría en contacto con el espacio de producto que puede dar como resultado que el vapor en el producto se condense muy tempranamente y que por ello una parte del vapor acompañe al producto que sale de la planta. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es diseñar el aparato que se sugiere a manera de introducción de tal manera que el. agua de refrigeración que es rociada sobre el vapor liberado no corra el riesgo de. dirigirse hacia el producto. Un objeto adicional de la presente invención es diseñar el aparato de tal manera que no exista una superficie fría en contacto con el producto que produzca vapor muy tempranamente en el producto <jue es condensado y que por lo tanto acompañe al producto. - Aún otro objeto de la presente invención es que el circuito cerrado de agua de refrigeración puede lavarse junto con el equipo de procesamiento restante el cual es esterilizado junto con otro equipo, logrando así mayor seguridad y confiabilidad para un aparato que maneja productos alimenticios sensibles . SOLUCIÓN Estos y otros objetos se han logrado de conformidad con la presente invención porque el aparato del tipo descrito a manera de introducción posee la característica distintiva de que el primer espacio se extiende hacia abajo de tal manera que se extiende al menos hasta por debajo del fondo de la cámara de vacío como la extensión del espacio dentro de la cámara de vacío. Las modalidades preferidas de la presente invención poseen las características distintivas tal como se establece en las reivindicaciones dependientes anexas . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Una modalidad preferida de la presente invención se describirá ahora en mayor detalle a continuación, con referencia a las figuras anexas . En las figuras anexas : La figura 1 es una elevación lateral, parcialmente seccionada, de la cámara de vacío en el aparato; y la figura 2 es un diagrama de flujo para el aparato. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INV?NCIÓN Un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto líquido comprende una cámara de vacío 1 la cual se muestra en detalle en la figura 1. La cámara de vacío 1 tiene una pared terminal, superior 2, una pared lateral 3 y una pared de fondo 4. Dentro de la cámara de vacío 1, está colocada una pared circular adicional 5 la cual divide la cámara de vacío 1 en dos espacios dispuestos concéntricamente, un primer espacio 6 y un segundo espacio 7. Ambos espacios 6, 7 están abiertos en dirección de la pared terminal superior 2 de la cámara de vacío 1. La definición inferior del segundo espacio 7 consiste de la pared de fondo 4 de la cámara de vacío 1. . . . El primer espacio 6 el cual está colocado centralmente en la cámara de vacío 1 se extiende hacia abajo de tal manera que el espacio 6 continua por debajo de la pared de fondo 4 de la cámara de vacío 1, de tal manera que el espacio 6 consiste de dos partes 8, 9. La parte 8 del espacio 6 "la cual se localiza debajo de la pared de fondo 4 es de una extensión más larga o alternativamente de igual longitud que la parte 9 la cual se localiza debajo de la pared de fondo 4 y dentro de la cámara de vacío. La parte inferior 8 tiene una porción de fondo 10 la cual es redondeada o está diseñada de otra manera para una cámara de vacío . Como resultado del diseño descrito anteriormente de la cámara de vacío con ambos de sus espacios 6, 7, no se requiere una agujero de hombre en la cámara de vacío 1. Al desconectar la parte inferior 8 del primer espacio 6 de la parte superior 9 en una conexión 29, entonces es posible sacar la parte superior 9 de la cámara de vacío 1 y por ese medio obtener el acceso a la cámara de vacío 1. Debido a que el agujero de hombre se hace superfluo, la cámara de vacío 1 puede fabricarse considerablemente de manera más económica. En el segundo espacio 7 en la cámara de vacío 1, se ha provisto ahí una entrada 11 para el producto calentado vaporizado. La entrada 11 está dispuesta tangencialmente en la pared lateral 2 de la cámara de vacío 1 y está dispuesta como un espacio vertical. En el segundo espacio 7, también está provista una salida 12 para el producto enfriado. La pared de fondo 4 de la cámara de vacío 1 está diseñada de tal manera que el líquido, es decir, el producto o líquido de limpieza, no puede dejarse para que permanezca en la región inferior del segundo espacio 7. La salida 12 está conectada a un conducto 13, quue por medio de una bomba centrífuga 14, bombea más el producto para continuar el tratamiento. El primer espacio 6 tiene, en su porción del fondo 10, una salida 15 para el líquido refrigerante, preferentemente agua, la cual condensa el vapor del producto. La salida 15 está conectada a un conducto 16 el cual, por medio de una bomba centrífuga 17 , bombea el agua a un enfriador 3? . El enfriador 30 puede ser, por ejemplo, un intercambiador de calor de placas. El enfriador 30 también se conecta a un conducto de agua fría 18.

Del enfriador 30, el agua de refrigeración pasa además a un circuito casi cerrado a través de un conducto 28, de regreso a una entrada de agua de refrigeración 19 en la porción del fondo 10 del primer espacio 6. El conducto de agua de refrigeración continúa a través de la mayor parte de la parte inferior 8 del primer espacio 6. Esa porción 20 que pasa a través de la parte inferior 8 del primer espacio 6 tiene, en su extremo superior, un número de aberturas 21 que están dirigidas hacia abajo. A través de estas aberturas 21, el agua de refrigeración es rociada hacia abajo sobre el vapor que se localiza en la parte inferior- 8 del primer espacio 6. El número de aberturas 21 depende de la capacidad para la cual está calculado el aparato. El conducto de agua de refrigeración 20 que pasa a través de la parte 8 también puede extenderse en cierta medida hacia arriba de tal manera que se proveerá ahí una longitud corta de tubo 22 de poco diámetro el cual, en su región superior, se provee con un número de agujeros 23. Estos agujeros 23 pueden, si es necesario, emplearse para enfriar la superficie de pared 24 entre el primer 6 y segundo 7 espacio. Para productos que muestran una fácil tendencia a- formar espuma, el . enfriamiento de la superficie de pared 24 puede contribuir a contrarrestar la formación de espuma. Una gran formación de espuma puede implicar que la espuma de producto pueda acompañar al vapor en el primer espacio 6, resultando en pérdidas de producto.

En la parte inferior 8 del primer espacio 6, también se provee una salida 25 para separar del producto el vapor condensado y gases incondensables . La salida 25 está diseñada como un vertedero de inundación. El conducto de esta salida 25 normalmente pasa a través de una bomba de vacío 31 a una salida. Esta bomba de vacío 31 es la que crea además vacío en la cámara 1. La cámara de vacío 1 también está provista con una o más conexiones 26 para limpieza, con boquillas rodadoras 27 colocadas dentro de la región superior de la cámara de vacío 1. Al interconectar el circuito cerrado de agua de refrigeración por medio de un arreglo de válvulas con el equipo de procesamiento restante, el circuito de agua de refrigeración puede lavarse junto con el equipo restante, y conectarse al equipo estándar CIP (siglas en inglés de limpieza en el sitio) con el cual están equipadas las plantas de procesamiento convencionales. Como resultado, de estos arreglos de válvulas, el circuito cerrado de agua de refrigeración puede esterilizarse también junto con el equipo de procesamiento restante, lo cual logra un nivel adicional de seguridad si el agua de refrigeración fugara hacia el producto . El producto, el cual normalmente está a una temperatura de 70 a 120°C, es- tratado térmicamente antes de entrar al aparato. El producto es calentado al suministrarse directamente con vapor en un inyector o ' infusor (no se muestra) . El producto es calentado en el inyector o infusor normalmente a una temperatura de 100 a 150°C y después se mantiene a esta temperatura en una celda de acumulación (no mostrada) durante un intervalo de tiempo predeterminado. Este intervalo de tiempo es dependiente de la temperatura de tratamiento. Después de la celda de acumulación, el producto el cual está mezclado con vapor entra a presión en la cámara de vacío 1 del aparato a través de la entrada tangencial 11. Como resultado del diseño tangencial de la entrada 11, el producto seguirá la pared lateral 3 en la cámara 1 como resultado del llamado efecto ciclónico. Cuando el producto entra a la cámara de vacío 1 a presión, el líquido hervirá por la súbita caída de presión, en cuyo caso . se liberan vapor y gases incondensables del producto. El producto más pesado desciende hacia el segundo espacio 7, mientras que el vapor más ligero y los gases incondensables se elevan. El producto que se ha liberado del vapor está ahora a una temperatura que corresponde a la temperatura que tenía antes •del tratamiento térmico, es decir, entre. 70 y 120°C. El producto es acumulado en la porción inferior del segundo espacio 7 en la cámara de vacío 1 y se sale de ahí a través de la salida 12. Vía- el conducto .13 y la bomba centrífuga 14, el producto es transportado además hacia un enfriamiento adicional o alternativamente a otro tratamiento . El vapor y los gases incondensables que han ascendido en la cámara de vacío 1 bajan a la porción superior 9 del primer espacio 6 que funciona como un tubo de evacuación. En la parte inferior 8 del primer espacio 6, el vapor y gases se rociarán con agua de refrigeración del conducto de agua de refrigeración 20 y las aberturas 21. El agua de refrigeración puede estar a una temperatura entre 10 y 40°C. Cuánto mayor sea la temperatura del agua de refrigeración, mayor será la cantidad de agua . de refrigeración que se consuma . para condensar el vapor. Debido a que el agua de refrigeración es rociada sobre el vapor a un nivel que se encuentra por debajo de la parte superior 8 del primer espacio 6, no existe riesgo de que el agua de refrigeración, que puede no estar estéril, fugue hacia el producto. El vapor condensado, el agua de refrigeración y los gases incondensables se acumulan en la región inferior de la parte inferior 8 del primer espacio 6..El vertedero de inundación 25 se dispone aquí de tal manera que la adición de vapor condensádo y gases abandonan el aparato a través del vertedero de inundación 25, desde donde posteriormente el vapor condensado y los gases normalmente son dirigidos directamente a una salida. El agua de refrigeración que se acumula bajo el vertedero de inundación 25 en la región inferior de la parte inferior 8 del primer espacio 6 se incluye en el circuito de circulación casi cerrado para agua de refrigeración que está incluido en el aparato. A través de la salida 15 y del conducto 16, el agua de refrigeración es bombeada desde la cámara de vacío 1 por medio de la bomba de circulación 17 al enfriador 30. El enfriador 30 puede consistir, por ejemplo, de un intercambiador de calor de placas. En el enfriador 30, el agua es enfriada hasta una temperatura entre 10 y 40°C con la ayuda de agua fría la cual entra al enfriador 30 a través del conducto 18. Después del enfriador 30, el agua de refrigeración regresa a la cámara de vacío 1 vía el conducto 28, a través de la entra 19 y el conducto 120 en donde el agua de refrigeración nuevamente se utiliza para rociar el vapor liberado del producto. Al emplear un circuito de agua de refrigeración casi cerrado, se reduce el . consumo de líquido refrigerante. Por medio de un arreglo adecuado de válvulas, el circuito de agua de refrigeración puede lavarse y es capaz de esterilizarse junto con el resto del equipo de proceso. Como se apreciará de la descripción anterior, la presente invención proporciona un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto alimenticio líquido el cual es más barato que la mayoría de los aparatos que se encuentran en el mercado. El aparato asegura que el agua de refrigeración no pueda alcanzar al producto en ninguna etapa. Debido a que el circuito de agua de refrigeración puede lavarse y esterilizarse con el resto del equipo, se obtendrán aún un aparato más- higiénico. Como resultado del diseño del aparato, no existirá una superficie fría en contacto con el espacio en donde es mantenido el producto, dando como resultado que el vapor en el producto no se condense tan tempranamente y que por ello acompañe al producto. 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 (7)

1. REIVINDICACIONES
2. Habiéndose descrito la invención como antecede,- se' reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un aparato para el enfriamiento evaporativo de un producto líquido, que comprende una cámara de vacío dividida en un primer espacio situado centralmente y un segundo espacio el cual rodea concéntricamente al primer espacio y ambos espacios están abiertos hacia la pared terminal superior de la cámara de vacío, y el primer espacio tiene una salida para vapor condensado y el segundo espacio tiene una entrada para producto vaporizado, así como una salida para el producto, el aparato adicionalmente incluye un circuito de circulación para líquido refrigerante, caracterizado porque el primer espacio se extiende hacia abajo de tal manera que se extiende al menos hasta por debajo de la pared terminal del fondo de la cámara de vacío como la extensión del espacio dentro de la cámara de vacío . 2. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el primer espacio tiene una parte superior localizada dentro de la cámara de vacío y una parte inferior localizada por debajo de la pared terminal del fondo de la cámara de vacío.
3. 3. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la entrada para producto está dispuesta tangencialmente en la pared de la cámara de vacío y está formada como un espacio vertical .
4. 4. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el circuito de circulación para agua de refrigeración descarga con el conducto en la región superior de la parte inferior del primer espacio.
5. 5. El aparato de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la salida para vapor condensado es un vertedero de inundación. •
6. 6. El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el conducto se provee en su región superior con un número de aberturas dirigidas hacia abajo..
7. 7. .El aparato de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el circuito de circulación para líquido de refrigeración incluye una- salida, • conductos, una. bomba centrífuga, así como un enfriador.