ITPC20120011A1 - Applicatore tubolare pressurizzato per riscaldatore ohmico. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“APPLICATORE TUBOLARE PRESSURIZZATO PER RISCALDATORE OHMICO”

Il riscaldamento ohmico è principalmente utilizzato per il riscaldamento di prodotti alimentari contenenti pezzi anche di notevoli dimensioni. In questo caso infatti la particolarità del sistema ohmico di riscaldare i pezzi al loro interno e non per conduzione dalla superficie esterna come avviene nei sistemi di riscaldamento tradizionali, permette di raggiungere tempi di riscaldamento molto ridotti con conseguente maggior salvaguardia delle qualità organolettiche del prodotto e dell'interezza dei pezzi.

Il riscaldamento ohmico è anche utilizzato per il riscaldamento di prodotti fluidi molto viscosi, quali il concentrato di pomodoro o di frutta, creme. In questo caso il vantaggio principale del riscaldamento ohmico rispetto ai sistemi tradizionali è la mancanza di pareti calde, con conseguente maggior salvaguardia delle qualità organolettiche e, anche, una riduzione delle perdite di carico grazie alla drastica riduzione della lunghezza dei tubi di riscaldamento e al maggior diametro idraulico.

Queste caratteristiche del riscaldatore ohmico hanno aperto la possibilità di sterilizzare prodotti che con le tecnologie tradizionali potevano essere solo pastorizzati. Le elevate temperature richieste dal processo di sterilizzazione necessitano di elevate pressioni sulle tubazioni per impedire l'ebollizione del prodotto. Questo fatto assieme alla possibilità di trattare prodotti estremamente viscosi richiede riscaldatori in grado di sopportare pressioni anche molto elevate dell'ordine delle decine di bar.

I tubi dielettrici utilizzati nei riscaldatori ohmici possono essere realizzati con svariati materiali, ma in pratica o sono realizzati mediante materiali plastici o fibra di vetro o sono realizzati in vetro (Pyrex o quarzo) o ceramica. Quelli in materiale plastico presentano l'innegabile vantaggio della semplicità realizzativa, quelli in vetroresina quello della resistenza meccanica. Entrambi però presentano problemi ad alta temperatura quali richieste dai trattamenti di sterilizzazione. Presentano inoltre il grave problema di non poter resistere a eventuali archi elettrici che per errore si dovessero verificare all'intemo dei tubi. Questi archi elettrici, a seguito della elevatissima loro temperatura, sono in grado di carbonizzare qualunque tipo di materiale plastico, generando sostanze che potrebbero risultare pericolose per il consumatore se non addirittura cancerogene.

I tubi in materiale vetroso o ceramico al contrario sono immuni da questo grave problema, ma presentano il problema della fragilità e della scarsa resistenza meccanica che li rende non idonei ad applicazioni ad alta pressione. Come si sa infatti i materiali fragili sono normalmente considerati inadatti a essere sottoposti a sollecitazione di trazione.

Esiste un processo di realizzazione di tubi in vetro per alte pressioni, basato sul principio di realizzare il tubo come tanti tubi uno contenente l'altro e saldati insieme ad alta temperatura a formare un unico tubo a più strati. Questo processo risulta estremamente costoso e solo poche ditte al mondo sono in grado di realizzarlo. La pressione massima che sono in grado di sopportare è comunque modesta.

La presente invenzione risolve il problema in modo più semplice, permettendo in teoria di raggiungere possibili pressioni di utilizzo anche elevatissime in tutta sicurezza. Essa risolve inoltre il problema di impedire in ogni caso la fuoriuscita di prodotto in caso di rottura del tubo in vetro.

L'invenzione consiste nel racchiudere il tubo dielettrico a contatto con il prodotto all'interno di un tubo di materiale idoneo in grado dì resistere ad alte pressioni, detto tubo di contenimento, e di pressurizzare mediante un opportuno fluido lo spazio compreso tra i due tubi. Finché la pressione all'intemo del tubo dielettrico a contatto col prodotto non raggiunge la pressione applicata al suo esterno, il suddetto tubo è sollecitato a compressione. Come si sa il vetro e la ceramica, come tutti i materiali fragili in genere, sono in grado di sopportare sollecitazioni a compressione molto superiori a quelle a trazione (tipicamente di un fattore 20).

Nei riscaldatori ohmici le due estremità del tubo dielettrico sono collegate agli elettrodi tra i quali è presente una elevata differenza di potenziale. Il tubo di contenimento quindi deve essere almeno in parte dielettrico. Non essendoci però alcun contatto col prodotto alimentare e essendo la temperatura a cui esso è sottoposto notevolmente inferiore a quella del prodotto trattato, la sua realizzazione non presenta particolari problemi.

La pressurizzazione può essere effettuata con qualsiasi fluido adatto, purché isolante, dal momento che questo fluido è in contatto con i due elettrodi a diverso potenziale elettrico. Il fluido più semplice ed economico da utilizzare è aria compressa che è praticamente sempre disponibile in ambiente industriale. L'aria compressa è normalmente disponibile a 6 bar, talvolta a 8 bar. Tale pressione è in genere non sufficiente allo scopo, per cui è necessario adottare un piccolo moltiplicatore di pressione. Tali apparecchi sono normalmente disponibili sul mercato a basso costo, con diversi rapporti di moltiplicazione. Molto comuni i moltiplicatori per quattro che normalmente coprono già le normali esigenze. Sono comunque disponibili dispositivi con rapporto di moltiplicazione molto elevato, fino a cento. Poiché nei riscaldatori industriali sono normalmente installati un numero elevato di tubi dielettrici, un solo gruppo moltiplicatore di pressione è sufficiente per tutti dal momento che, in assenza di perdite, la portata di aria richiesta è nulla. Il moltiplicatore di pressione è normalmente fermo e entra in funzione solo in caso di perdita di pressione: ciò garantisce lunghissima durata senza bisogno di manutenzione. Vantaggiosamente sul circuito di pressurizzazione può essere posto un sensore di pressione del gas, con lo scopo di diagnosticare immediatamente una eventuale rottura di un tubo di vetro. In questo caso infatti la pressione del gas subirà una improvvisa modificazione, in positivo o negativo facilmente individuabile. Tale sensore inoltre può essere utilizzato anche per impedire il funzionamento dell'impianto se la pressurizzazione non è corretta, a causa, per esempio, di mancanza di pressione sulla linea di alimentazione dell'aria compressa o rottura del moltiplicatore di pressione.

In alternativa è possibile utilizzare un liquido. In questo caso il liquido, grazie all'elevato coefficiente di scambio termico, può essere vantaggiosamente utilizzato quale mezzo di raffreddamento della parete del tubo che, come noto, a causa dello strato limite del fluido da trattare praticamente fermo, tende ad assumere una temperatura più elevata della restante parte del prodotto. Tale liquido dovrà risultare elettricamente isolante. L'acqua demineralizzata è un economico fluido adatto allo scopo. Chiaramente ove non necessario o non opportuno il raffreddamento, la soluzione adottante un gas appare più semplice ed economica.

Il tubo di contenimento può essere realizzato completamente in materiale dielettrico, come rappresentato in modo esplicativo e non limitativo in fig. 1, oppure in parte con materiale metallico, tipicamente acciaio inossidabile, e in parte mediante materiale dielettrico, come rappresentato in modo esplicativo e non limitativo in fig. 2.

In fig. 1 si notano i seguenti elementi: 1 = elettrodo; 2 = tubo dielettrico in vetro a contatto con il prodotto; 3 = tubo dielettrico di contenimento; 4 = moltiplicatore di pressione; 5 = trasduttore di pressione; 6 = attacco aria compressa a 6 bar.

In fig. 2 si notano i seguenti elementi: 1 = elettrodo; 2 = tubo dielettrico in vetro a contatto con il prodotto; 4 = moltiplicatore di pressione; 5 = trasduttore di pressione; 6 = attacco aria compressa a 6 bar; 7 = tubo metallico di contenimento; 8 = porzione dielettrica del tubo di contenimento.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI “APPLICATORE TUBOLARE PRESSURIZZATO PER RISCALDATORE OHMICO” 1) Applicatore tubolare per riscaldatore ohmico caratterizzato dal fatto che sulla superficie esterna dei tubi dielettrici è applicata una pressione isostatica positiva.
2. 2) Applicatore come 1) caratterizzato dal fatto che i tubi dielettrici sono realizzati in vetro o ceramica.
3. 3) Applicatore come precedenti caratterizzato dal fatto che ogni tubo dielettrico è contenuto alfintemo di un contenitore tubolare almeno in parte dielettrico e che il volume tra i due tubi è mantenuto a pressione positiva.
4. 4) Applicatore come 3) caratterizzato dal fatto che il tubo di contenimento è almeno in parte realizzato in fibra di vetro.
5. 5) Applicatore come precedenti caratterizzato dal fatto che la pressione è realizzata mediante aria compressa.
6. 6) Applicatore come 5) caratterizzato dal fatto che l'aria compressa è ottenuta mediante un moltiplicatore pneumatico di pressione.
7. 7) Applicatore come 6) caratterizzato dal fatto che un unico moltiplicatore di pressione è utilizzato per più tubi.
8. 8) Applicatore come precedenti caratterizzato dal fatto che il fluido tra i due tubi è utilizzato anche per raffreddare la parete esterna del tubo dielettrico.
9. 9) Applicatore come i precedenti caratterizzato dal fatto di adottare un trasduttore o un sensore di pressione per monitorare la pressione del fluido utilizzato per la pressurizzazione in grado di diagnosticare la rottura del tubo interno.