ES2963955T3

ES2963955T3 - Aparato y método para tratar productos lácteos

Info

Publication number: ES2963955T3
Application number: ES18721412T
Authority: ES
Inventors: Erp Joost Van
Original assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Current assignee: GEA Mechanical Equipment GmbH
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2024-04-03
Anticipated expiration: 2038-05-09
Also published as: US12063942B2; WO2018206641A1; US20200060301A1; AU2018265339A1; RU2019139265A3; EP3621455B1; RU2019139265A; NZ758494A; DK3621455T3; EP3621455A1; PL3621455T3

Abstract

La presente invención se refiere a un aparato de procesamiento en el que se calienta, seca, desinfecta y/o pasteuriza y esteriliza un producto lácteo. La presente invención se refiere además a un método para tratar un producto lácteo con ondas de radiofrecuencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato y método para tratar productos lácteos

La presente invención, que está definida por las reivindicaciones, se refiere a un aparato de procesamiento en el que se calienta, seca, desinfecta y/o pasteuriza y esteriliza un producto lácteo. La presente invención se refiere además a un método para tratar un producto lácteo con ondas de radiofrecuencia.

El tratamiento de productos haciendo pasar radiación de microondas a través de los productos es común tanto en aplicaciones domésticas como industriales. Un horno microondas convencional, por ejemplo, comprende un magnetrón que produce la energía de microondas. Sin embargo, en aplicaciones industriales en las que las microondas se generan mediante un magnetrón, los tiempos de funcionamiento prolongados darán como resultado un desarrollo de calor indeseable y/o el proceso no es suficientemente controlable. Además, pueden aparecer puntos calientes no deseados.

En el documento WO 2016/100539 A1 se divulga un aparato para procesar alimentos mediante ondas electromagnéticas generadas, por ejemplo, por al menos un magnetrón. En el documento US 6246040 B1 se divulga un generador de radiofrecuencia (RF) de estado sólido para el calentamiento dieléctrico de alimentos.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un aparato de procesamiento y un método que no comprendan las deficiencias de acuerdo con el estado de la técnica.

El problema se logra con un aparato de procesamiento, en el que un producto lácteo se bombea mediante una bomba a través de una cámara de microondas y de ese modo se calienta, seca, desinfecta, pasteuriza y/o esteriliza, en el que el aparato comprende al menos una, preferiblemente una multitud, de fuentes de radiofrecuencia de estado sólido. Dicho aparato de procesamiento comprende una o más antenas y una o más guías de ondas, en donde cada fuente de radiofrecuencia se alimenta individualmente, y comprende además un sensor que mide una propiedad de la radiación reflejada por el producto lácteo, en donde la señal del sensor se utiliza por un sistema de control para controlar al menos una fuente de radiofrecuencia de estado sólido.

La presente invención se refiere a un aparato de procesamiento con transistor o transistores de radiofrecuencia (RF) de estado sólido en un amplificador de potencia de RF. Un amplificador de potencia de radiofrecuencia es un amplificador electrónico que convierte una señal de radiofrecuencia de baja potencia en una señal de mayor potencia. Normalmente, los amplificadores de potencia de RF controlan la antena de un transmisor. La antena está acoplada y/o ubicada en una guía de ondas, en donde la antena puede irradiar las microondas hacia la guía de ondas que preferiblemente está diseñada de material reflectante y puede guiar las microondas a una ubicación deseada, por ejemplo hacia la cámara de productos en la que están ubicados los productos a tratar. En comparación con un magnetrón, una de las ventajas de la tecnología de energía de RF de estado sólido es un accionamiento de bajo voltaje, confiabilidad del semiconductor y un menor consumo de energía debido al sistema de control avanzado. El aparato inventivo se utiliza para calentar, secar, desinfectar, pasteurizar y/o esterilizar un producto lácteo. Un producto lácteo de acuerdo con la presente invención es un producto elaborado a partir de leche, suero o una combinación de los mismos.

Los productos lácteos, de acuerdo con la presente invención, se producen a partir de leche de mamíferos, o que la contienen, por ejemplo, ganado vacuno, búfalos acuáticos, cabras, ovejas y/o camellos. Los productos lácteos típicos son la cuajada, el yogur, el queso y la mantequilla.

El aparato de procesamiento inventivo comprende una bomba que transporta el producto lácteo más allá de la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido. La bomba también puede ser un medio que añade una cierta energía potencial al producto lácteo, de modo que pueda ser impulsado por la fuerza gravitacional a través de la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido.

Preferiblemente, el producto lácteo será expuesto a la energía de microondas en una cámara de microondas, que de acuerdo con una realización preferida es un tubo. La cámara de microondas, preferiblemente el tubo, está fabricada preferiblemente de un material que es al menos esencialmente transparente para las microondas y, por tanto, no se calienta o se calienta poco mediante la energía de las microondas. Preferiblemente, el área interior del tubo es de 0,017 - 0,2 m2 y/o el diámetro interior del tubo está preferiblemente entre 0,15 y 0,5 m. Preferiblemente, la cámara de microondas comprende un dispositivo mezclador. En el caso de un tubo, el dispositivo mezclador es preferiblemente un mezclador estático.

El aparato inventivo comprende una multitud de fuentes de radiofrecuencia de estado sólido. Esto se puede lograr mediante el uso de antenas y/o guías de ondas. Preferiblemente, cada fuente de radiofrecuencia puede alimentarse individualmente y cada fuente de radiofrecuencia puede controlarse preferiblemente, más preferiblemente controlarse en circuito cerrado, más preferiblemente individualmente. Preferiblemente se puede controlar la longitud de onda, la amplitud y/o la dirección de la radiación.

Las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido se proporcionan preferiblemente en una serie de n columnas y m filas, en las que n es un número entero > 1 y m es un número entero > 1. Preferiblemente, las radiofrecuencias de estado sólido están dispuestas equidistantemente en una fila y/o las columnas también están dispuestas de forma equidistante. En caso de que existan multitud de fuentes, se pueden disponer al azar. Preferiblemente, las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido están dispuestas equidistantemente alrededor de la circunferencia de la cámara de producto. En esta cámara se colocará el producto comestible a tratar o será transportado a través de esta cámara de producto.

De acuerdo con una realización preferida, el aparato de procesamiento comprende una entrada y una salida, que están separadas entre sí con respecto a la dirección de flujo del producto lácteo. El producto lácteo entra al aparato, preferiblemente a la cámara de producto, a través de la entrada, pasa a través del aparato/cámara de producto y luego sale del aparato/cámara de producto a través de la salida que es diferente de la entrada.

Preferiblemente, el aparato de procesamiento inventivo comprende medios para transportar el producto lácteo más allá de la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido. Estos medios pueden ser un tubo y una bomba que bombea el producto lácteo a través del tubo. El tubo es en el presente caso la cámara de producto. Preferiblemente, el tubo está hecho al menos parcialmente de un material que sea al menos parcialmente transmisible, preferiblemente transparente para la radiación RF. El tubo puede estar hecho, por ejemplo, de un material plástico y/o de cuarzo, preferiblemente de un material plástico de calidad alimentaria, siempre que sea al menos parcialmente transparente para las microondas. La bomba bombea el producto lácteo preferiblemente como una corriente continua o semicontinua a través de las fuentes.

La velocidad a la que se bombea el producto es preferiblemente ajustable, de modo que se puede variar el tiempo de residencia en la cámara de producto.

Alternativa o adicionalmente, la cámara de producto es adecuada para el procesamiento por lotes, por ejemplo un tanque o similar. La cámara de producto está hecha al menos parcialmente de un material que es al menos parcialmente transmisible, preferiblemente transparente para la radiación RF. La cámara de producto puede estar hecha, por ejemplo, de un material plástico y/o de cuarzo, preferiblemente de un material plástico de calidad alimentaria, siempre que sea al menos parcialmente transparente para las microondas.

El aparato de procesamiento comprende un sistema de control para controlar las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido y/o la bomba. El sistema de control comprende preferiblemente uno o más sensores, cuya señal o señales se utilizan para controlar una o más fuentes de radiofrecuencia de estado sólido, preferiblemente de forma individual y/o relacionadas entre sí y/o el sistema de control controla la bomba. En una aplicación que bombea el producto lácteo a través de un tubo, se puede lograr un calentamiento gradual del producto lácteo controlando los campos electromagnéticos al controlar el nivel de potencia, la frecuencia y/o la fase frente al tiempo con tal precisión que, por ejemplo, se pueda lograr una distribución uniforme de la energía en la cámara de producto o en el producto. La carga de energía de RF se puede adaptar al progreso del proceso de tratamiento. Por ejemplo, durante el calentamiento la carga de energía de RF puede cambiar. Este cambio de carga se puede detectar, por ejemplo, a través de la antena midiendo la energía reflejada. El sistema de control comparará la energía transmitida a través de la antena con la energía reflejada y, en consecuencia, ajustará la energía a transmitir por la antena. En cada fuente de energía RF de estado sólido, la amplitud, la frecuencia y/o la fase se pueden controlar individualmente y/o en grupos. La antena puede funcionar como un sensor, por ejemplo para detectar la radiación reflejada por el producto lácteo a tratar.

El sensor puede detectar una o más propiedades del producto lácteo, por ejemplo su temperatura y/o la energía absorbida por el producto lácteo. Un sensor puede medir qué tipo de radiación refleja el producto lácteo, por ejemplo la longitud de onda. Dado que el producto lácteo se transporta durante su tratamiento con radiación de RF, puede haber múltiples sensores a lo largo del recorrido de transporte. La lectura local de los sensores se puede utilizar para controlar la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido locales correspondientes y/o la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido antes y/o después del sensor respectivo. En una realización preferida, el sensor es un termopar, por ejemplo un PT100.

Alternativa o adicionalmente, la bomba se puede controlar, por ejemplo basándose en la señal del sensor y la capacidad de la bomba se puede aumentar o disminuir para alterar el tiempo de residencia en la cámara de microondas, particularmente el tubo.

El aparato de procesamiento inventivo es preferiblemente parte de una línea de producción de piensos o alimentos, que comprende una o más estaciones de tratamiento.

De acuerdo con otra realización preferida, el aparato inventivo se proporciona junto con una unidad de refrigeración y/o una unidad de embalaje.

El problema también se resuelve con un método para tratar un producto lácteo con ondas de radiofrecuencia, en el que las ondas de radiofrecuencia están provistas de una o más fuentes de radiofrecuencia de estado sólido.

Preferiblemente, el producto lácteo se transporta desde una entrada de un aparato de tratamiento hasta una salida del mismo aparato que están separadas.

Se proporcionan uno o más sensores que miden una o más propiedades del producto comestible y/o la radiación reflejada por el producto. Las propiedades del producto se miden preferiblemente al menos dos veces durante su tratamiento con radiación RF. Los cambios de las propiedades se determinan y se pueden tener en cuenta al controlar la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido y/o una bomba que bombea el producto lácteo a través de una cámara de microondas, preferiblemente un tubo.

El producto lácteo se calienta, se seca, se desinfecta y/o se pasteuriza y esteriliza.

La tecnología de transistores genera potentes campos de RF. Preferiblemente se aplicarán múltiples fuentes de RF, las fuentes se pueden controlar individualmente y preferiblemente relacionadas entre sí. Por ejemplo, en una aplicación que bombea una masa a través de un tubo, se puede lograr el calentamiento gradual del producto lácteo controlando los campos electromagnéticos al controlar el nivel de potencia, la frecuencia y la fase frente al tiempo con tal precisión que se logrará una distribución uniforme de la energía. En general, en caso de un cambio en la carga en un determinado punto del producto, masa, flujo de producto o flujo másico, el controlador puede controlar los parámetros específicos en ese determinado punto para corregir los efectos adversos del cambio de carga. Por ejemplo, durante el calentamiento la carga cambiará constantemente, este cambio en la carga se detectará a través de la antena midiendo la energía reflejada. El sistema de control comparará la energía transmitida a través de la antena con la energía reflejada y, en consecuencia, ajustará la energía a transmitir por la antena. Por ejemplo, si no hay carga dentro de la cámara de producto, no se absorberá energía, la antena recibe la energía reflejada y la unidad de control dejará de transmitir nueva energía a la cámara de producto. Con las fuentes de energía RF de estado sólido, la amplitud, la frecuencia y la fase se pueden controlar para todas y cada una de las antenas. Un sistema de gestión de energía tan avanzado, basado en una respuesta rápida a la demanda de calor en ciertos puntos del producto a calentar, evita daños en los componentes internos y evita un tratamiento incontrolado del producto con una distribución desigual de la energía. Debido al uso eficiente de la energía que da como resultado una menor pérdida de energía, una ventaja adicional de las fuentes de energía de RF de estado sólido es un aumento en el rendimiento de los productos a tratar. Las invenciones se explican ahora de acuerdo con las figuras. Las explicaciones son válidas también para todas las realizaciones de la presente invención.

Figuras 1a y 1b

muestran una primera realización de la presente invención.

Figuras 2a-2c

muestran una segunda realización de la presente invención.

En la Figura 1a se representa una primera realización de un aparato de microondas energizado por RF de estado sólido, que comprende múltiples fuentes de RF de estado sólido 2 que, entre otras cosas, comprenden cada una una guía de ondas 16 y/o una antena 17. En el presente caso, el aparato inventivo comprende una multitud de fuentes de RF de estado sólido 2, que están proporcionadas en la circunferencia de una cámara de producto 14 y preferiblemente, de forma equidistante alrededor de la circunferencia de la cámara de producto. El número de fuentes 2 en dirección circunferencial puede depender de la eficiencia de las microondas para calentar el producto 11 de manera uniforme, medida por ejemplo el aumento de temperatura por unidad de tiempo. Las fuentes de RF de estado sólido 2 están ubicadas en una cámara 15, en el presente caso definida por la carcasa 8. La carcasa 8 puede ser similar a una jaula de Faraday para evitar que salgan ondas electromagnéticas de la carcasa. Al menos la pared interior 9, pero preferiblemente toda la carcasa 8, puede estar hecha de acero, por ejemplo de acero inoxidable. Dentro de la cámara 15 y/o dentro de la carcasa 8 está prevista una cámara de producto 14, en este caso un tubo de microondas 12, que separa la cámara de producto 14 de la cámara 15, en la que se encuentran las fuentes de RF de estado sólido 2. El material del tubo es preferiblemente al menos parcialmente, más preferiblemente por completo, transparente para la energía de microondas suministrada por las fuentes de RF de estado sólido 2 y más preferiblemente no absorbe energía de microondas y por lo tanto no será calentado por la energía de microondas pero, si lo hay, calentado únicamente por el producto calentado sin que se formen depósitos en la pared interior del tubo. Para convertir eficazmente la energía de microondas en una temperatura aumentada del producto lácteo que se va a calentar, el material del tubo 12 no es metal, pero son adecuados ciertos materiales plásticos y/o materiales de cuarzo, que son más preferiblemente de calidad alimentaria. El producto lácteo 11 está ubicado dentro de la cámara de producto 14 y será tratado, preferiblemente calentado por una, preferiblemente múltiples, fuentes de estado sólido 2 ubicadas en la cámara 15. Esta realización es, por ejemplo, preferida en el caso de que se utilicen agentes de limpieza para limpiar la cámara de producto 14 que no pueden entrar en contacto con las fuentes de estado sólido 2. El tubo 12 también se puede utilizar para dirigir el producto más allá de las fuentes de RF de estado sólido 2. En este caso, el producto toca la circunferencia interior del tubo al menos localmente. Si es necesario, la cámara 15 que rodea el tubo 12 puede enfriarse para enfriar las fuentes de RF.

Las Figuras 2a - 2c representan una primera aplicación del aparato de microondas energizado por RF de estado sólido en una línea. Un sistema de suministro masivo 3, aquí una tolva o un tubo, que comprende por ejemplo una bomba de desplazamiento positivo 2 que fuerza el producto lácteo 4, preferiblemente a través de una sección de suministro 5, a una parte de sección de microondas 6 del aparato inventivo 1 y desde allí la masa calentada 4 se descarga a través de la sección de descarga 7. El producto lácteo puede transportarse de forma continua o intermitente. El flujo se puede controlar en función del tiempo de residencia necesario para conseguir un determinado aumento de temperatura en el producto lácteo. El tubo a través del cual se bombea la masa alimenticia puede comprender medios para mezclar el producto, por ejemplo mezcladores estáticos y/o dinámicos. Puede haber uno o varios sensores para medir, por ejemplo, el aumento de temperatura. La Figura 2b representa la disposición de las fuentes de calor de RF de estado sólido 2, aquí en cuatro filas A, B, C y D. Cada fila comprende una multitud de fuentes de radiofrecuencia de estado sólido dispuestas, preferiblemente equidistantes, en donde aquí, las filas están escalonados entre sí. En la Figura 2c se muestra una vista en sección transversal de la fila B de la sección de microondas 6 y puede ser similar a la representada en la realización de acuerdo con la Figura 1a. Para optimizar aún más la distribución de calor al flujo másico y evitar tanto "puntos fríos" como "puntos calientes", el número de disposiciones de fuentes de radiofrecuencia de estado sólido cilíndricas, aquí anillos, se puede aumentar en número, aquí de cuatro a > cuatro

Para todas las realizaciones anteriores, el diseño de la carcasa 8 no se limita a un diseño circular como se muestra en la Figura 1a, sino que puede tener una forma diferente como se muestra en la Figura 1b. Es importante que el tratamiento térmico del producto 11 o de la masa 4 no se vea afectado negativamente por el rebote de las microondas a través de la pared interior 9 de la carcasa 8.

Para todas las realizaciones representadas anteriormente, el diseño del tubo de microondas 12 no se limita a un diseño circular sino que puede tener una forma diferente. Especialmente en el caso de que una masa 4 fluya a través del tubo como se muestra en la Figura 1, un diseño circular es ventajoso con respecto a la distribución de presión. Preferiblemente, la pared interior 13 debería estar provista de paredes lisas para reducir las fuerzas de corte sobre la masa alimenticia y facilitar la limpieza. El tubo de microondas 12 es preferiblemente una parte fija dentro del conjunto representado y está aislado con respecto a la carcasa 8 y las fuentes de energía de RF de estado sólido 2, lo que sería ventajoso con respecto a la higiene. La limpieza del tubo de microondas se puede realizar manualmente, pero preferiblemente mediante un sistema CIP integrado.

Lista de símbolos de referencia

1 aparato de procesamiento, aparato de procesamiento industrial

2 fuente de energía RF de estado sólido

3 sistema de suministro masivo

4 producto lácteo

5 sección de suministro, entrada

6 sección de microondas, sección de tratamiento

7 sección de descarga

8 carcasa

9 pared interior de carcasa 8

10 medios transportadores

11 producto, producto alimenticio

12 cámara de microondas, tubo de microondas

13 pared interior de tubo de microondas 12

14 cámara de producto

15 cámara de fuente de estado sólido

16 guía de ondas

17 antena

18 unidad de enfriamiento

19 -20 salida

21 entrada

22 bomba

A fuente de energía RF de estado sólido

B fuente de energía RF de estado sólido

C fuente de energía RF de estado sólido

D fuente de energía RF de estado sólido

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aparato de procesamiento, en el que un producto lácteo se bombea mediante una bomba (22) a través de una cámara de microondas (12) y de ese modo se calienta, seca, desinfecta, pasteuriza y/o esteriliza, caracterizado por que comprende una multitud de fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6), con una o más antenas y una o más guías de ondas, en donde cada fuente de radiofrecuencia se alimenta individualmente, y que comprende además un sensor que mide una propiedad de la radiación reflejada desde la producto lácteo, en el que la señal del sensor se utiliza por un sistema de control para controlar las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido.

2. Aparato de procesamiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la cámara de microondas (12) es al menos esencialmente transparente para microondas.

3.Aparato de procesamiento (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6) se proporcionan en una matriz de n columnas y m filas, en el que n es un número entero > 1 y m es un número entero > 1.

4. Dispositivo de procesamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las fuentes (6) se proporcionan, preferiblemente de forma equidistante, alrededor de la circunferencia de la cámara de producto (14).

5. Dispositivo de procesamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, con una entrada y una salida separadas entre sí.

6. Aparato de procesamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la bomba (22) transporta el producto lácteo a través de la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6).

7. Aparato de procesamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un sistema de control para controlar las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6) y la bomba.

8. Aparato de procesamiento (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que forma parte de una línea de producción de productos lácteos.

9. Método para tratar un producto lácteo con ondas de radiofrecuencia con un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por que las ondas de radiofrecuencia se proporcionan con las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6), en el que durante el calentamiento la carga cambiará constantemente, este cambio en la carga se detectará a través de la antena midiendo la energía reflejada, y un sistema de control comparará la energía transmitida a través de la antena con la energía reflejada y ajustará la energía que será transmitida por la antena.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que el producto lácteo se transporta desde una entrada (21) hasta una salida (20) espaciadas entre sí.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que el producto lácteo se transporta de forma continua y/o intermitente.

12. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 9-11, caracterizado por que se proporcionan uno o más sensores que miden una o más propiedades del producto lácteo y/o la radiación reflejada por el producto lácteo.

13. Método de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la señal de los sensores se utiliza para controlar la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6) y/o una bomba que transporta el producto lácteo más allá de la o las fuentes de radiofrecuencia de estado sólido (6).

14. Método de acuerdo con una de las reivindicaciones 9-13, caracterizado por que el producto lácteo se calienta, seca, desinfecta, pasteuriza y/o esteriliza.