DESCRIPCIÓN

Objeto de la invención

La presente invención pertenece al campo técnico de las máquinas diseñadas para el intercambio de calor con un producto, en las que dicho intercambio de calor incluye por ejemplo procesos de calentamiento, ebullición o concentración. Los productos podrán ser tanto alimentos, en una realización preferente, así como cualquier otro tipo de productos que deban ser sometidos a procedimientos de calentamiento o enfriamiento.

Más particularmente, la presente invención se refiere a una cuba dotada de una superficie extendida de transferencia térmica en su interior para calentar el producto, de tal modo que la relación entre la superficie de transferencia térmica y el volumen de la cuba sea máxima, replicando de este modo, en el caso de tratamiento de alimentos, el cocinado doméstico tradicional. Además, la cuba está equipada con un dispositivo rascador que permite rascar toda la superficie de intercambio de calor de la máquina y que también hace funciones de mezclador y homogeneizador del producto alojado en la máquina.

Antecedentes de la invención

Son conocidos en el actual estado de la técnica una gran diversidad de dispositivos intercambiadores de calor, en los que los medios que intercambian calor no entran en contacto directo con el producto al que se desea modificar la temperatura. Por ejemplo, la patente española con número de publicación ES2333572 describe una máquina formada por una cuba de alojamiento del producto en la que se presentan un conjunto de elementos de intercambio de calor en su interior, colocados en paralelo a lo largo del eje de la cuba, junto con unos separadores colocados entre los elementos de intercambio y un dispositivo rascador para la pared interna de la cuba, así como la superficie exterior de los elementos de intercambio térmico. El principal inconveniente de esa máquina deriva del hecho de que emplea unos elementos separadores colocados entre los elementos de intercambio térmico, lo que encarece la construcción de la máquina y complica su ensamblaje. El diseño de esa invención tampoco permite asegurar que el sistema de rascado acceda a toda la superficie de intercambio de calor, con el consiguiente riesgo de que se acumule una capa de suciedad que limite la capacidad de intercambio térmico o que influya negativamente en la higiene del producto, lo que es especialmente importante en productos de alimentación.

También es conocida la patente española con número de publicación ES2596527, que se refiere a una máquina de pequeño tamaño con un núcleo de calentamiento formado por un solo elemento cilindrico, diseñada para una capacidad de producción reducida, propia de la restauración y la hostelería.

Surge por tanto la necesidad de disponer de un dispositivo intercambiador de calor dotado de elementos de intercambio de calor que no precisen de separadores intermedios, así como de unos elementos rascadores que aseguren una correcta limpieza de toda la superficie de intercambio de calor, evitando así los inconvenientes anteriormente expuestos. Además, es necesario que el dispositivo cuente con un tamaño y capacidad suficiente para ser empleado en la gran industria, y no únicamente en aplicaciones a pequeña escala.

Descripción de la invención

El objeto de la invención consiste en un dispositivo intercambiador de calor que presenta una superficie extendida de transferencia térmica, de tal modo que la relación entre dicha superficie de transferencia térmica y el volumen total de la cuba sea máxima, para así optimizar el intercambio de calor.

Para ello, el dispositivo comprende básicamente una cuba para alojamiento de un producto a tratar; un módulo intercambiador de calor, preferentemente ubicado de forma transversal a la cuba y destinado a quedar en contacto directo con el producto, y unos elementos rascadores, para rascado de la superficie del módulo intercambiador de calor. El módulo intercambiador de calor está conformado por una pluralidad de elementos intercambiadores de calor conectados entre sí, por cuyo interior circula un fluido caloportador. Dichos elementos, que en una realización preferente tienen geometría de plato, se caracterizan por tener una gran superficie exterior para el intercambio de calor con el producto a tratar.

Tanto estas superficies exteriores de los elementos intercambiadores como la propia superficie interior de la cuba son raspadas por los elementos rascadores, los cuales eliminan por fricción los posibles restos de producto que puedan quedar adheridos. En una realización preferente, los elementos rascadores están ensamblados sobre un soporte giratorio, transversal a la cuba y accionada por un motor. El desplazamiento giratorio de los elementos de rascadores permite además mezclar y homogenizar el producto contenido en la cuba.

Se contempla la opción de que la cuba incorpore una tapa de cierre, para permitir el trabajo a presión, ya sea negativa o positiva, para lo cual también comprenderá una válvula o compuerta para la carga y descarga del producto. El dispositivo también puede disponer de un sistema de rotación de la cuba para facilitar la descarga del producto tratado.

El dispositivo así descrito supone una solución sencilla, económica y versátil para proceder al tratamiento térmico de diversos productos, evitando la necesidad de incorporar elementos separadores intermedios e incorporando unos elementos rascadores que aseguran una correcta limpieza de toda la superficie de intercambio de calor, evitando así los inconvenientes anteriormente expuestos. Además, el tamaño de los componentes del dispositivo puede escalarse para permitir su empleo tanto en la gran industria como en aplicaciones a pequeña escala.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva superior del dispositivo intercambiador de calor, en la que se aprecian sus principales elementos constituyentes.

Figura 2.- Muestra una vista superior del dispositivo con la tapa abierta, que permite apreciar los elementos de su interior.

Figura 3.- Muestra la vista de una sección transversal del dispositivo.

Figura 4 Muestra una vista en detalle de un elemento intercambiador de calor.

Figura 5.- Muestra una vista del módulo intercambiador de calor.

Figura 6.- Muestra una vista en detalle del sistema de rascado.

Figura 7.- Muestra una vista del módulo intercambiador de calor acoplado con el sistema de rascado.

Realización preferente de la invención

Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explicación detallada de un ejemplo de realización preferente del objeto de la presente invención.

El dispositivo intercambiador de calor que se describe está comprendido por una cuba (1) de alojamiento de un producto a tratar térmicamente; un módulo (6) de intercambio de calor, ubicado a lo largo de un eje longitudinal (5) central de la cuba (1), y un sistema de rascado (8) conformado por un conjunto de primeros (9) y segundos elementos rascadores (20), ensamblados sobre un soporte (17) con capacidad de giro.

La cuba (1) presenta un primer extremo (2), un segundo extremo (3) opuesto y el anteriormente mencionado eje longitudinal (5) central, en el que está colocado el módulo (6) de superficie extendida de intercambio de calor. Los extremos (2, 3) de la cuba (1) delimitan una superficie interna (4) que delimita a su vez el volumen del producto alojado en el interior y destinado a ser sometido a tratamiento térmico. En esta realización preferente, la superficie interna (4) permite también un intercambio de calor adicional, por medio de una camisa exterior, no representada en las figuras adjuntas, que delimita un espacio por el circula un fluido caloportador.

El módulo (6) de superficie extendida de intercambio de calor comprende una pluralidad de elementos intercambiadores de calor (7) conectados entre sí a través de unas respectivas partes centrales (10). El módulo (6) está fijado al primer extremo (2) de la cuba (1) a través de un acople (24).

Los elementos intercambiadores de calor (7), que se caracterizan por presentar una superficie externa (11) de contacto con el producto de elevadas dimensiones, están dispuestos en sentido perpendicular al eje longitudinal (5), y comprenden unos conductos internos por los que circula un fluido caloportador.

Los elementos intercambiadores de calor (7), que en la realización preferente aquí mostrada tienen geometría de discos cilindricos, pueden realizarse con cualquier otra geometría que permita la conformación de una superficie externa (11) de elevadas dimensiones, como puede ser un doble cono o un doble casquete curvado.

Cada uno de los elementos intercambiadores de calor (7) tiene en su parte central (10) un conducto de entrada (12) del fluido y un conducto de salida (13) del fluido caloportador. Dentro de un módulo (6), los conductos (12, 13) de cada elemento se conectan a los respectivos conductos (12, 13) de los elementos contiguos. El fluido caloportador fluye en el módulo a través de una entrada (14) y una salida (15), vinculadas al acople (24).

La unión de la parte central (10) con las respectivas partes centrales (10) de los elementos intercambiadores de calor (7) contiguos puede estar soldada, formando en tal caso el módulo (6) un cuerpo inseparable, o bien los elementos (7) pueden mantenerse unidos entre sí por medio de unas barras de sujeción (16) internas, acopladas mediante atornillado u otro sistema de sujeción similar que permita el ensamblaje y desmontado.

La superficie externa (11) de cada uno de los elementos intercambiadores de calor (7) es raspada por los primeros elementos rascadores (9) rascadores del sistema de rascado (8).

Como ya se ha indicado anteriormente, estos primeros elementos rascadores (9) están ensamblados sobre un soporte (17) giratorio, el cual está accionado por un motor (18) localizado en el segundo extremo (3) de la cuba (1), por medio de un eje de giro (19) que transmite el movimiento giratorio del motor (18) y penetra en el interior de la cuba (1) a través de dicho segundo extremo (3) y es concéntrico con el eje longitudinal (5) central de la cuba (1), en el que está colocado el módulo (6) de intercambio de calor.

El soporte (17) giratorio comprende los citados primeros elementos rascadores (9), dispuestos perpendicularmente al eje longitudinal (5), que rascan la superficie externa (11), y los segundos elementos rascadores (20), colocados longitudinalmente en paralelo al eje longitudinal (5), para rascado de la superficie interna (4) de la cuba (1).

Los elementos rascadores (9, 20) pueden estar construidos de un material plástico o metálico que no dañe las superficies a raspar, y pueden tener una cierta elasticidad o libertad de movimiento en su sistema de fijación para adaptarse perfectamente a la geometría que presentan dichas superficies. El giro del sistema de rascado (8) permite además mezclar y homogenizar el producto contenido en la cuba (1).

La cuba (1) tiene una forma superior rectangular cerrada por una tapa (21) superior plana atornillada, que puede ser subida y bajada por medio de unos actuadores neumáticos o hidráulicos para permitir el acceso al interior de la cuba (1). La tapa (21) permite que en el interior de la cube (1) se pueda trabajar con presión positiva o bajo vacío.

En este caso, la tapa (21) comprende asimismo una primera compuerta (22) para carga de producto a tratar, y una segunda compuerta (23), para la descarga del producto ya tratado térmicamente.

Se prevé asimismo que el dispositivo incorpore un sistema de rotación de la cuba (1) para facilitar, mediante volcado, la descarga de producto tratado.

En esta realización preferente de la invención, la cuba (1) tiene una forma inferior semicilíndrica para facilitar el rascado de la superficie interna (4) por los segundos elementos rascadores (20) del sistema de rascado (8).

Los elementos intercambiadores de calor (7) del módulo (6) de superficie extendida tienen una superficie externa (11) de intercambio de calor de forma troncocónica, y una parte central (10) con taladros perimetrales por los que pasan las barras (16) de sujeción, lo que permite ensamblar y desensamblar el módulo (6).

Los elementos rascadores (9, 20) de esta construcción preferente están construidos a partir de unas placas rectangulares de material plástico acopladas al soporte (17) por medio de unas bisagras que permiten un movimiento del rascador para su adecuado contacto con las superficies a raspar.

El soporte (17) de rascadores está soportado en un lado por el eje de giro (19), y en el otro lado opuesto, se apoya en el acople (24) del módulo (6) al primer extremo (2) de la cuba.

Referencias numéricas

1.Cuba

2. Primer extremo 3. Segundo extremo 4. Superficie interna

5. Eje longitudinal

6. Módulo

7. Elemento intercambiador de calor 8. Sistema de rascado

9. Primeros elementos rascadores 10. Partes centrales.

11.Superficie externa

12. Conducto de entrada del fluido portador de calor

13. Conducto de salida del fluido portador de calor 14. Entrada del fluido caloportador

15. Salida del fluido caloportador 16. Barras de sujeción 17. Soporte 18. Motor 19.Eje de giro

20. Segundos elementos rascadores

21. Tapa

22. Primera compuerta 23. Segunda compuerta 24.Acople