CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de la mecatrónica ya que está basada en la creación de un dispositivo de aplicación automatiza de productos químicos para la desinfección de productos cárnicos.

ANTECEDENTES

En la actualidad la higiene en los alimentos se a convertido en una preocupación creciente en el mundo. Los agentes causantes de enfermedades son cada vez más agresivos por lo que un número creciente de personas se enferman cada año por el consumo de alimentos contaminados. Además el número de alimentos vinculados a enfermedades causadas por alimentos sigue aumentando. Es por esto que el deseo de alimentos más seguros es mayor que nunca. De hecho, más y más jurisdicciones estatales y federales exigen que las empresas utilicen prácticas de seguridad alimentaria y saneamiento más eficaces.

El uso eficiente de las técnicas modernas de sanitización reduce el costo de su aplicación. Estos ahorros, cuando se transfiera al consumidor, significan que los consumidores gastan menos en los alimentos procesados. Aunado a esto, las técnicas de desinfección eficaces pueden permitir más alimentos para ser procesados en una menor cantidad de espacio. Por lo tanto, las instalaciones más pequeñas pueden competir con los más grandes, lo que aumenta la competencia entre los procesadores y bajan los precios a los consumidores. Por tanto las instalaciones que utilizan técnicas de procesamiento menos seguras se pueden reacondicionar fácilmente e instalar un aparato eficiente; la modularidad en los sistema o dispositivos de desinfección hacen que sean fáciles de fabricar y fáciles de reemplazar partes.

La aplicación de desinfección por radiación permite un mayor control a la hora de matar organismo en productos y aditivos alimentarios. El uso de desinfección por radiación en la industria alimentaria, en general, es bien conocido y se ha utilizado en una gran variedad de formas, incluyendo la radiación de rayos gamma, ultravioleta (UV) y radiación infrarroja.

Por ejemplo, es bien sabido que la radiación gamma y la radiación UV han sido utilizadas en algunos países para la esterilización de especias y alimentos para animales. Sin embargo, el uso excesivo de la radiación ultravioleta puede causar reacciones químicas no deseadas con un alimento o aditivo, que puede hacer que el alimento o aditivo obtenga sabores o texturas indeseables. Además, varias vitaminas y proteínas pueden ser alterados o destruidas a través de ser sometida a demasiada radiación, lo que reduce el valor de los alimentos del producto tratado.

Los métodos tradicionales de irradiación de alimentos en forma línea de montaje utilizan una cantidad innecesaria de radiación, así como el espacio, en una instalación de procesamiento de alimentos. Así también, no logran aprovechar al máximo el uso combinado de la capa de ozono, luz UV, hidroperóxidos, los superóxidos y radicales hidroxilo en el proceso de desinfección. Por ejemplo, US Pat. No. 6.150.663 de Rosenthal enseña un sistema que incorpora un sistema de irradiación utilizando radiación, y sólo la radiación, para desinfectar los alimentos. Rosenthal también muestra vibración de los productos para optimizar la exposición de radiación a todas las superficies de los mismos. Todo el sistema es ineficiente e ineficaz, ya que la irradiación por sí sola puede no desinfectar adecuadamente los alimentos, y no hay desinfección de más de uno de los lados al mismo tiempo. Sí hubo un ligero pliegue en la superficie de los alimentos, la superficie del alimento sombreada nunca será desinfectada. Sin embargo, el uso del quitosano en este caso sería capaz de llegar por debajo de un pliegue y desinfectar una superficie plegada sobre los productos. De igual forma, la biopelícula de quitosano al ser usada en conjunto, reducen la cantidad de radiación necesaria con lo que disminuye el daño por radiación a la alimentación. También al omitir la vibración se obtiene ahorros de energía y se reduce en gran medida la contaminación por ruido.

Por lo tanto, hay una necesidad de un sistema que utiliza la combinación de desinfección por radiación, sumado a otros agentes como lo es el quitosano ya que éste al crear una biopelícula genera una barrera en el producto capas de prevenir contaminaciones posteriores. También hay una falta de un sistema de desinfección de tal manera que se puede adaptar en un sistema de montaje existente. No existe un sistema diseñado con la modularidad en mente, para adaptarse a diferentes procesos correctamente, o para proporcionar una fácil fabricación o sustitución de las piezas que lo componen. No existe un sistema en el que la radiación, y una biopelícula de quitosano están optimizados para el tratamiento de alimentos. No hay un sistema que utilice de manera eficiente desinfección por radiación y el uso de quitosano para desinfectar carnes en canal. Existen muchas patentes referentes al doble proceso de desinfección de productos alimenticios pero no existe una que utilice la radiación ultravioleta y biopelícula de quitosano aplicado a canales de carne y que se pueda adaptar fácilmente a las líneas de producción de cualquier planta.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción. Las figuras y ejemplos que la acompañan se utilizan para explicar el funcionamiento del dispositivo, por lo que no deben ser considerados como limitativos, para éste.

BREVE DESCRIPCION DE LAS Fl GUARAS La figura 1 muestra la dosis de radiación ultravioleta requerida para la destrucción del

99% de microorganismos.

La figura 2 representa una gráfica del comportamiento de la irradiancia UV emitida con respecto a la distancia de la lámpara seleccionada para la presente invención. La figura 3 es una perspectiva del dispositivo en cuestión.

La figura 4 muestra una vista superior del dispositivo.

La figura 5 ilustra una vista superior del sistema interno para el rocío de quitosano. La figura 6 ilustra una vista superior del sistema interno de radiación de luz ultravioleta. La figura 7 representa un corte del seccional que permite ver el producto dentro del dispositivo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION:

La presente invención describe un dispositivo utilizado para la desinfección de productos cárnicos de consumo humano el cual consta de dos etapas descritas más delante. El dispositivo de desinfección (1) es colocado de manera permanente al final de la línea de procesamiento de los productos cárnicos o canales de carne los cuales denominaremos en adelante como productos. Los productos que llegan al dispositivo de desinfección (1) viajan tradicionalmente a través de un sistema de riel y carros y son sujetados a éste por medio de un gancho de manera que el dispositivo de desinfección (1) es adaptado a este sistema instalándolo de forma tal que permita que los productos que viajan por el riel crucen a través del mismo. Los productos entran uno a la vez por una puerta de entrada (2) y salen después del proceso de desinfección por una puerta de salida (3), mismas que son accionadas por un actuador neumático (4) respectivamente de manera automática y simultanea al final de cada ciclo de desinfección. Un sistema mecánico de cadenas (5), poleas (6), dos seguros electromagnéticos SE1 (7) y SE2 (8), un sensor inductivo (27), dos sensores de final de carrera superior SFCS (28), dos sensores de final de carrera inferior SFCI (29), y dos sensores magnéticos SM1 (32) y SM2 (33) controlados por una unidad central de procesamiento programable. UCPP (14) a continuación será el que administre el movimiento de los productos a partir de que estos llegan al inicio del ciclo de desinfección. El SE1 (7) al estar activado bloquea el paso de los productos que vienen de la línea de producción hacia el área desinfección y al desactivarse permite que los productos viajen hacia ésta uno a la vez; el producto que es liberado del SE1 (7) es inmediatamente sujetado por el SE2 (8) que a su vez esta fijado a la cadena (5) la cual es movida por un motor eléctrico (10) controlado por el UCPP (9); un sensor de luz infrarroja (23) es el que detecta y manda señal al UCPP (9) desactivar el SE1 (7) y dejar pasar un producto y una vez que detecta el paso de éste lo manda señal para que se reactive nuevamente. El producto es asegurado por el SE2 (8) y transportado por la cadena (5) hacia el interior del dispositivo de desinfección (1) a través de la puerta de entrada (2) y colocado al centro de éste; entonces el sensor inductivo (27) indica la posición adecuada del producto dentro del dispositivo de desinfección (1) después de verificar por medio de las señales de los sensores SM1 (32) y SM2 (33) que la puerta de entrada (2) y la puerta de salida (3), respectivamente se encuentran abiertas; a continuación la puerta de entrada (2) y la puerta de salida (3) son cerradas accionando los actuadores neumáticos (4), por medio una electroválvula (11) de 4 vías dos posiciones controlada por el UCPP (9) que no permitirá la apertura de las mismas hasta el final del ciclo para asegurar que no haya fuga de luz ultravioleta fuera del dispositivo de desinfección (1), caso contrario mientras el SM1 (32) y/o SM2 (33) estén detectando que alguna puerta no está en posición cerrada no se iniciará el ciclo de desinfección. Los sensores SM1 (32) y SM2 (33) se utilizan como redundancia para el protocolo de seguridad.

La primera etapa denominada desinfección y preparación de la superficie de la canal mediante la exposición UVC grado germicida. Consta de un sistema de cuatro lámparas UVC (12) grado germicida colocadas en cada una de las esquinas del dispositivo de desinfección (1) dentro de sus respectivas carcasas y pantallas perfectamente selladas logrando con esto emitir haces de luz UV (13) sobre toda la superficie del producto logrando una radiación uniforme; dichas lámparas UVC (12) las cuales sólo se activaran como ya se menciono anteriormente una vez que se hayan asegurado la cerradura de la puerta de entrada (2) y puerta de salida (3) para evitar radiación a personas que pudieran estar cerca del dispositivo de desinfección (1) mientras este operase. El tiempo de exposición del producto a la radiación ultravioleta está preprogramado en el UCPP (9), y esta definido en base a varios factores expresados y calculados matemáticamente. El primero de ellos es la radiación proveniente del cuerpo lumínico de UV, la distancia a la que se encuentra la superficie de la carne y la radiación necesaria para la eliminación de los microorganismos principales a eliminar.

La acción microbicida depende la intensidad de la radiación y de la dosis aplicada. La intensidad o irradiancia es la cantidad de energía UV por unidad de área medida en microwatts por centímetro cuadrado. La dosis de UV corresponde al producto de la intensidad por el tiempo en que es aplicada y se expresa en joules/m2 o su equivalente en microwatts segundo por centímetro cuadrado.

Irradiancia:

Para lograr la eliminación o inactivación del 99% de las bacterias se requiere en general una radiación en el orden de los 10000 W.seg/cm2 a 254 nm para su inactivación según la tabla de la figura 1. Los haces de luz UV (13) emitidos por la lámpara UVC (12) son predominantemente perpendiculares a la superficie de ésta. Para determinar la intensidad de la radiación sobre la superficie del producto (14) a diferentes distancias hay que dividir el factor de intensidad indicado por la tabla de la figura 1 (microvatios.seg/cm2) entre la intensidad de la lámpara a 1 metro (microvatios/cm2). Teniendo en cuenta que según los datos ofrecidos por el fabricante y que se ilustran en la gráfica de la figura 2 la irradiancia para las lámparas UVC (12) utilizadas es de 1 0 μνν/cm ² a una distancia de 1 metros con lo cual es posible calcular el tiempo necesario para la eliminación del 99% de las bacterias sin generar una contaminación por radiación o descomposición de la superficie del producto (14) logrando así la activación molecular de la carne la cual será de utilidad para la interacción con la biopelícula de quitosano que se aplicara en el siguiente proceso. Obtenemos entonces que es necesario un tiempo de: tiem = 90.90 s

Por lo tanto el UCPP (9) será entonces pre programado para activar las lámparas UVC (12) durante un lapso de 90.90 segundos para completar de esta manera la primera etapa. Una vez terminada la exposición a los haces de luz UVC (12) el UCPP (9) procede a las segunda etapa denominada de aspersión de biopelícula de quitosano la cual consiste en la aplicación de una biocapa de una solución de quitosano que se realiza por medio de un complejo sistema mecatrónico de irrigación y aspersión controlado por el UCPP (9) y que esta compuesto en primera instancia por seis aspersores (16) con punta en forma de V y corte plano, con lo que se obtiene una aspersión plana en sentido horizontal con un apertura angular de 110°. Con el fin de lograr una aspersión uniforme se realizó el cálculo de la distancia y la cantidad de aspersores (16) necesarios a colocar mediante el ángulo de apertura dado. Además de considerar una superposición del patrón de aspersión (17) para mantener la uniformidad de la aplicación. Dichos aspersores (16) se encuentran fijos y conectados a dos tuberías en escuadra (18) que hacen un movimiento de barrido vertical a lo largo del producto para conseguir de esta manera una aplicación uniforme de la biopelícula de quitosano a todo lo largo y ancho del producto. El movimiento de la tubería en escuadra (18) es dirigido por dos pares de guías cilindricas (19) ubicadas verticalmente a lo largo de las paredes opuestas a las de la puerta de entrada (2) y la puerta de salida (3) del dispositivo de desinfección (1). El suministro de la solución de quitosano a la tubería en escuadra (18) se hace por medio de una tubería flexible (15); en el exterior del dispositivo de desinfección (1) la tubería flexible (15) se conectan a un sistema de bombeo (22) controlado por el UCPP (9) con el que se suministra la solución. En la parte eléctrica dicho movimiento vertical es producido por medio de un juego poleas conectadas a dos motores a pasos (20) independientes entre si y controlados por medio del UCPP (9) lo que permite el movimiento de barrido vertical. Por lo que también es posible cambiar el patrón de movimiento vertical, logrando repeticiones en las áreas más difíciles de cubrir previamente identificadas. El UCPP (9) reconoce cuando frenar el movimiento de los dos motores a pasos (20) en su nivel superior cuando las tubería en escuadra (18) hacen contacto con los SFCS (28) y en su nivel inferior con los SFCI (29).

Una vez aplicada la biopelícula de quitosano, El UCPP (9) apaga todos los sistemas internos y manda una señal eléctrica a la electroválvula (11) para que abra la puerta de entrada (2) y puerta de salida (3), acto seguido el motor eléctrico (10) que mueve el sistema de cadenas (5) y poleas (6) se accionan para sacar el producto fuera del dispositivo de desinfección (1) por la puerta de salida (3) al tiempo que un nuevo producto es liberado por el SE1 (7) y enganchado por otro SE2 (8). El Fondo (24) del dispositivo de desinfección (1) tiene una forma cónica (de embudo) y en el centro se ubica un dren (25) que recolecta la solución de quitosano que escurre de cada aplicación o que no se adhiere al producto con el fin de analizarla para comprobar su posible reutilización. El sistema de control UCPP (9) se encuentra localizado en una de las paredes exteriores del dispositivo de desinfección (1) y cuenta con una pantalla táctil (26) que permite ver la información en tiempo real del proceso, así como también permite la manipulación de algunas funciones relacionadas con el proceso. Para la programación del sistema es necesario contar con claves de acceso que sólo podrá tener el personal autorizado.