D E S C R I P C I Ó N

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una máquina para el intercambio de calor con un producto determinado, donde dicho intercambio de calor incluye tanto procesos de calentamiento y de enfriamiento como procesos de desecado, y donde la máquina para el intercambio de calor objeto de invención se encuadra dentro del campo de la conservación y preparación de los alimentos.

Esta máquina para el intercambio de calor tiene como finalidad la ejecución de las tareas de calentamiento, enfriamiento o desecado de productos que pueden ser tanto alimentos, en una realización preferente, así como cualquier otro tipo de productos que deban ser calentados o enfriados, véase por ejemplo los fangos de las estaciones de aguas residuales. Y donde dicha máquina permite simplificar su diseño respecto del estado de la técnica conocido, acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto, enfriar o calentar el producto de tal modo que la relación entre la superficie de los elementos y el volumen de la máquina sea máxima; así como disponer de una serie de elementos que garantizan el correcto funcionamiento de la máquina objeto de invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A modo de introducción, es conocido el uso de máquinas intercambiadoras de calor para alimentos, ya sea para calentarlos, enfriarlos o para modificar la viscosidad de éstos; en ese sentido, es conocido el modelo de utilidad español ES 0291930 U, el cual se refiere a un dispositivo de refrigeración o calefacción en continuo de productos fluidos o pastosos; este dispositivo se constituye por tres recipientes concéntricos cerrados por una de sus bases y abiertos por la opuesta, estando en la parte abierta colocado un disco giratorio del que emergen múltiples brazos a los que se sujetan palas rascadoras de las paredes. Entre las paredes de los tres recipientes se introduce un fluido de refrigeración o calentamiento para acondicionar térmicamente el fluido o pasta colocada en su interior; y donde la entrada y salida del producto se realiza desde la cara a la que van unidos los tres recipientes, y fluye desde el depósito interior, hasta su salida por el depósito exterior.

La dificultad de dicho aparato radica, por una parte, en que las cámaras a través de las cuales pasa el producto no son de las mismas dimensiones o capacidad, por lo que el tiempo de permanencia del producto en ellas es variable, resultando difícil realizar el cálculo de calentamiento o enfriamiento del mismo; adicionalmente la capacidad del aparato es bastante limitada, ya que aumenta proporcionalmente al diámetro del aparato, pudiendo resultar un depósito de elevadas dimensiones. Según se produce el desgaste de las palas rascadoras, el producto va quedando adherido a las paredes de los recipientes con lo que se dificulta la transmisión térmica y, por tanto, el cocinado y/o enfriamiento del producto ensuciándose el mismo con suma facilidad. Algunos de los inconvenientes presentados son solucionados por la solicitud de patente española P200602733 del mismo solicitante que la presente invención. La máquina descrita en dicha solicitud comprende una carcasa cilindrica donde se efectúa el tratamiento de los alimentos, y en cuyo interior comprende al menos dos paredes acondicionadas térmicamente y al menos una pala que se desplaza ajustadamente entre ambas paredes; de este modo se aumenta la relación entre el volumen de la carcasa y la superficie tratada térmicamente, emulando los instrumentos de cocción tradicionales.

Sin embargo, esta máquina presenta el inconveniente de que no toda la pared es rascada, en particular el extremo superior de la pared acondicionada térmicamente, así como que todos los elementos de tratamiento térmico de los alimentos deben ser realizados en bloque, no existiendo la posibilidad de un montaje modular de los mismos. Es por ello que se conoce la patente española de número de publicación 2333572 del mismo solicitante, en la cual se solventa los inconvenientes anteriormente mostrados, ya que dicha patente describe una máquina para el intercambio de calor con un producto, la cual comprende una cuba cilindrica que comprende una pluralidad de separadores configurados para ser acoplados a un eje de la cuba, situándose entre dos elementos contiguos al menos un separador; de forma que entre los dos elementos contiguos se puede situar unas palas rascadoras que, en su movimiento de rotación, rascan las superficies exteriores de los elementos y separadores.

Pero existen dificultades referidas tanto al tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto, ya que éste, en función del tamaño de la máquina o el volumen del producto, puede ser excesivo; referidas también a la fabricación de la máquina, ya que el diseño de algunos de sus componentes puede resultar complicado o costoso de conseguir; así como la dificultad de percibir fallos o averías en el sistema durante su funcionamiento.

Es por ello que, a la vista de los inconvenientes anteriormente mencionados, se hace necesario la aparición de una nueva máquina para el intercambio de calor con un producto que permita solventar los inconvenientes citados anteriormente, en la línea de acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto gracias a una mejora en la transferencia calorífica; simplificar el diseño de los componentes de manera que no sólo se consiga reducir el coste de fabricación, sino que adicionalmente ayude a la transferencia calorífica citada; así como ser capaz de detectar fallos o averías en toda la máquina durante su funcionamiento.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a una máquina para el intercambio de calor con un producto, que comprende las siguientes características técnicas:

Un recipiente tubular en cuyo interior se aloja el producto, preferentemente alimenticio, y donde dicho recipiente tubular comprende una sección transversal que comprende una geometría en forma de U;

al menos un dispositivo térmico para calentar o enfriar el producto, donde dicho, al menos un, dispositivo térmico comprende un conducto de entrada y un conducto de salida de fluido caloportador; y

al menos una pala rascadora interior al recipiente tubular y configurada para arrastrar el producto interior a dicho recipiente tubular.

Se observa como característica fundamental y novedosa, que la sección del depósito tubular comprende una geometría en forma de U, y donde esta característica no ha de considerarse como una opción preferente de diseño, si no que tiene una serie de efectos técnicos claves:

1. Tal geometría permite crear una cámara de aire o vapor sobre la zona del producto a calentar o enfriar; esta cámara evita los posibles arrastres del producto cuando se trabaja evaporando, ya que la dimensión de dicha cámara provoca que el vapor descienda por debajo del punto crítico en el que los arrastres tienen lugar; mejorando la transferencia térmica y acelerando el proceso de calentamiento de dicho producto.

2. La geometría del recipiente tubular se simplifica en comparación con los recipientes utilizados actualmente en máquinas similares, ya que se contempla la posibilidad preferente de que el recipiente comprende una tapa plana que cierra la sección transversal en forma de U; y por tanto su fabricación es mucho más sencilla en comparación con la fabricación de una tapa curva o similar.

3. Y además de los efectos de mejora de la transferencia térmica y simplicidad del proceso de fabricación, el concepto de sección en U da un valor añadido ya que cuando dicha, al menos una, pala rascadora va girando, no se produce el efecto observado en los recipientes tubulares (normalmente cilindricos), ya que en estos últimos el producto es arrastrado con dicha, al menos una, pala rascadora con lo cual se observa un movimiento centrífugo de la masa del producto a calentar o enfriar. Por el contrario con la sección en U, ese movimiento centrífugo se rompe ya que el producto pasa de una superficie interior cilindrica a una parte que no lo es (en la zona superior de la U), y deja de seguir la tendencia centrífuga. Esto incrementa la turbulencia y agitación en el seno del material por lo que deja de comportarse de forma laminar y, por tanto, se mejora la transferencia calorífica de manera sustancial.

Prestar especial atención a que la geometría en forma de U puede ser extrapolable a otras geometrías similares, véase por ejemplo una sección en U biselada en sus partes curvas, pero que igualmente sigue definiendo la cámara de aire o vapor para mejorar la transferencia térmica entre el fluido caloportador y el producto a calentar o enfriar.

En relación a los movimientos necesarios para poder extraer el producto del interior del recipiente tubular, una vez se encuentre a la temperatura o viscosidad deseada, se contempla la posibilidad de que:

Dicha, al menos una, pala rascadora está acoplada a un primer eje de giro; y por tanto rota y arrastra el producto interior del recipiente tubular;

el recipiente tubular puede girar respecto de un segundo eje de giro un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente, de forma que la zona de abertura del recipiente, preferentemente en la zona superior de la U, gire hacia una zona inferior y permita que el producto sea expulsado del interior del recipiente tubular; y

donde el primer eje de giro puede girar durante la fase de calentamiento o enfriamiento del producto, de forma que se garantice la correcta transmisión térmica del producto a dicho, al menos un, dispositivo térmico o viceversa; y puede girar durante la descarga del producto independientemente del giro del segundo eje de giro; de esta manera, una vez que se efectúa la fase de descarga del producto, dicha, al menos una, pala rascadora continúa girando para facilitar la expulsión completa del producto, disminuyendo el tiempo de la fase de descarga y garantizando la correcta y total expulsión de dicho producto.

Y en relación con el dispositivo térmico, se contempla la posibilidad de que dicho dispositivo térmico comprende:

Una pluralidad de elementos separadores que definen los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador en el interior del recipiente tubular; y una pluralidad de elementos placa, situados entre una pareja de elementos separadores, y donde dichos elementos placa son huecos y permiten el paso del fluido caloportador desde y hacia los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador respectivamente definidos en cada elemento separador.

De ese modo, parte de las características técnicas descritas en la patente española 2333572 del mismo solicitante se recogen y se aplican en la máquina para el intercambio de calor objeto de invención, pero con la ventaja de que la nueva máquina comprende las características técnicas de la sección en forma de U y con los efectos técnicos ventajosos que ésta reporta. De manera aclaratoria, el recipiente tubular comprende en su interior la pluralidad de elementos separadores, donde éstos definen los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador en el interior del recipiente tubular; es decir, implícitamente existen dos conductos, uno de entrada y otro de salida del fluido caloportador proveniente del exterior, y entran hacia el recipiente tubular por sendos conductos tubulares, de forma que una vez en el interior del recipiente, el fluido caloportador fluye por los conductos definidos por los elementos separadores y calientan o enfrían el producto interior al recipiente. Adicionalmente, la pluralidad de elementos placa, los cuales están situados entre una pareja de elementos separadores, son huecos y permiten el paso del fluido caloportador desde y hacia los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador respectivamente definidos en cada elemento separador, por tanto reparten el fluido caloportador por todo el volumen posible interior tanto a los elementos separadores como a los elementos placa, garantizando una correcta transferencia térmica hacia el producto a calentar o enfriar.

Y donde, se manera preferente, tanto los elementos separadores como los elementos placa comprenden una geometría cilindrica, de forma que los elementos placa abarcan toda la sección inferior en forma de U del recipiente tubular.

En relación a mejorar la vida y efectividad de la máquina para el intercambio de calor objeto de invención, se contemplan las distintas posibilidades perfectamente complementarias entre sí:

1. Al menos un elemento separador comprende un conducto de ventilación configurado para la extracción de aire y fluidos incondensables; es decir, el conducto de ventilación se encuentra en al menos un elemento separador y comunica los conductos del fluido caloportador con el exterior, impidiendo la expulsión de fluido pero permitiendo la expulsión de gases ocluidos que puedan perjudicar a la correcta transferencia térmica entre el fluido caloportador y el producto a calentar o enfriar; mejorando el rendimiento global de la máquina sin incurrir en un gasto elevado de conformado de dicho orificio; luego dicho, al menos un, elemento separador comprende los orificios de entrada y salida del fluido caloportador, así como el conducto de ventilación descrito.

2. Al menos un elemento separador comprende un conducto detector de fugas de producto o de fluido caloportador, en este caso la función de dicho conducto es la de obtener un aviso externo de que alguna junta de las que componen el montaje de los elementos separadores/placa se ha roto o precisa mantenimiento, ya que el operario puede observar a través de dicho conducto detector una posible fuga de fluido caloportador o producto a tratar; luego en combinación con la posibilidad anterior, dicho, al menos un, elemento separador comprende los orificios de entrada y salida del fluido caloportador, el conducto de ventilación y el conducto detector de fugas descrito.

Se contempla la posibilidad de que el recipiente tubular comprende al menos un primer orificio que comunica el interior del recipiente tubular con el exterior, y donde dicho primer orificio está configurado para inyectar vapor en el interior del recipiente tubular, de este modo, dicho, al menos un, primer orificio incrementa notablemente la transferencia térmica, a la vez que aumenta la turbulencia en el seno del fluido. Y permite adicionalmente disponer de toda la carga térmica del fluido caloportador directamente en el seno del producto, es decir, sin tener que transmitir a través de una pared metálica; evitando de esta forma las pérdidas de energía debidas a la resistencia propia del material metálico entre un fluido y otro.

Y de manera similar, se contempla la posibilidad de que el recipiente tubular comprende al menos un segundo orificio que comunica el interior del recipiente tubular con el exterior, y configurado para inyectar gases de reacción en el interior del recipiente tubular. Y donde en esta realización preferente se consigue catalizar reacciones o modificar características del producto a tratar, tales como modificaciones de propiedades, sabores, aromas, etc. Donde para realizar estas inyecciones se han dispuesto dicho, al menos un, segundo orificio que puede coincidir con el primer orificio descrito anteriormente para la inyección de vapor.

Prestar especial atención a la nomenclatura utilizada, puesto que aunque se ha descrito la existencia de un primer orificio, esto no implica que haya de existir un segundo orificio de manera obligatoria, si no que puede existir el primer orificio de manera independiente, el segundo orificio también de manera independiente, o sendos orificios en combinación.

Se contempla la posibilidad de que el recipiente tubular puede girar respecto de un segundo eje de giro un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente, tal y como se ha indicado anteriormente; y donde dicho segundo eje de giro comprende al menos un cilindro neumático encargado de fijar las posiciones de carga y descarga de dicho recipiente tubular; de forma que no exista movimiento relativo entre el recipiente tubular y la máquina en conjunto cuando el dicha, al menos una, pala rascadora está en movimiento; ya que durante las fases de tratamiento y final de descarga, el uso de al menos un cilindro neumático es un método más fiable y seguro que el utilizar, por ejemplo, dos pistones eléctricos, los cuales se usan habitualmente; ya que en las máquinas actuales, la fijación con pistones eléctricos es susceptible de causar más problemas y averías, donde se utilizan normalmente dos unidades en cada máquina dependiendo del tamaño; y por la necesidad de ser dos unidades y tener que dar ambas señal de abierto para poder hacer el giro del recipiente tubular, ya se tiene el doble de posibilidades de fallo que en el caso de disponer de al menos un cilindro neumático como en la máquina objeto de invención descrita.

Adicionalmente, y en relación con dicha, al menos una, pala rascadora; se contempla la posibilidad de que ésta está situada entre: - Dos elementos placa, o

un elemento placa y una pared lateral interior del recipiente tubular.

De forma que dicha, al menos una, pala rascadora entra en contacto con las superficies colindantes arrastrando y desplazando el producto por el interior del recipiente tubular.

Y para conseguir que tal arrastre sea efectivo y no impida el calentamiento del producto en el interior del recipiente tubular, se contempla la posibilidad de que dicha, al menos una, pala rascadora está acoplada a una estructura giratoria exterior a la pluralidad de elementos placa, e interior al recipiente tubular; de forma que no interfiere ni entra en contacto con los elementos placa, rodeándoles y permitiendo que dicha, al menos una, pala rascadora se sitúe entre dos elementos placa o entre un elemento placa y una superficie lateral interior del envase tubular.

Así pues, de acuerdo con la invención descrita, la máquina para el intercambio de calor con un producto, preferentemente alimenticio, constituye una importante novedad en máquinas destinadas también para el intercambio de calor con determinados productos a tratar, y permite acelerar el tiempo de calentamiento o enfriamiento del producto gracias a una mejora en la transferencia calorífica; simplificar el diseño de los componentes de manera que no sólo se consiga reducir el coste de fabricación, sino que adicionalmente ayude a la transferencia calorífica citada; así como ser capaz de detectar fallos o averías en toda la máquina durante su funcionamiento

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

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

La figura 1.- Muestra una vista esquemática en perspectiva del envase tubular cuya sección comprende una geometría en forma de U.

La figura 2.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de la fase de descarga o expulsión del producto interior al envase tubular.

La figura 3.- Muestra una vista esquemática de un elemento separador interior al envase tubular, con los respectivos orificios de paso de fluido, ventilación y detección de posibles fugas.

La figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de la máquina objeto de invención con respectivos primer y segundo orificio de introducción de gases al envase tubular.

La figura 5.- Muestran una vista en perspectiva de la zona del segundo eje de giro, apto para girar el envase tubular, así como un cilindro neumático encargado de efectuar tal movimiento. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Como se puede observar en las figuras 1 a 5, la máquina para el intercambio de calor con un producto alimenticio que la invención describe comprende:

Un recipiente tubular (1) en cuyo interior se aloja el producto, y donde dicho recipiente tubular (1) presenta la característica esencial de que su sección transversal comprende una geometría en forma de U;

una tapa plana (4) que cierra superiormente la sección transversal en forma de U del recipiente tubular (1), la cual puede observarse en la figura 2 en su posición abierta, apta para permitir la descarga del producto alimenticio interior al recipiente tubular (1);

un dispositivo térmico para calentar o enfriar el producto, donde dicho dispositivo térmico comprende un conducto de entrada (2) y un conducto de salida (3) de fluido caloportador los cuales se observan en la figura 1 con las correspondientes tuberías salientes, a falta de ser acopladas a un depósito que comprenda en su interior el fluido caloportador; y

una pluralidad de palas rascadoras interiores al recipiente tubular (1), y configuradas para arrastrar el producto interior a dicho recipiente tubular (1); donde dichas palas rascadoras no se ilustran en las figuras debido a que su uso aislado es de sobra conocido en la actualidad,

A la vista de la figura 2, puede observarse cómo la máquina objeto de estudio se encuentra en la fase de descarga o expulsión del producto alimenticio interior al envase, y para disminuir el tiempo de descarga, y mejorar su efectividad, se observa que:

La pluralidad de palas rascadoras están acopladas a un primer eje de giro;

el recipiente tubular (1) puede girar respecto de un segundo eje de giro (5) un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente tubular (1); y

el primer eje de giro puede girar durante la fase de calentamiento o enfriamiento del producto, y puede girar durante la descarga del producto independientemente del giro del segundo eje de giro (5); dando lugar a que las palas rascadoras continúen girando durante la descarga para ayudar y facilitar la expulsión del producto alimenticio interior al envase tubular (1).

De acuerdo con una realización preferente, el dispositivo térmico comprende:

Una pluralidad de elementos separadores (6) que definen los conductos de entrada (6a) y de salida (6b) del fluido caloportador en el interior del recipiente tubular

(i ); y

una pluralidad de elementos placa, situados entre una pareja de elementos separadores (6), y donde dichos elementos placa son huecos y permiten el paso del fluido caloportador desde y hacia los conductos de entrada y de salida del fluido caloportador respectivamente definidos en cada elemento separador (6).

Y a la vista de la figura 3, puede observarse cómo cada elemento separador (6) comprende:

1. Un conducto de entrada (6a) del fluido caloportador.

2. Un conducto de salida (6b) del fluido caloportador. 3. Un conducto de ventilación (7) configurado para la extracción de aire y fluidos incondensables.

4. Un conducto detector (8) de fugas de producto o de fluido caloportador. En cuanto a la posibilidad de inyectar gases al interior del recipiente tubular (1), se contempla la posibilidad de que:

El recipiente tubular (1) comprende un primer orificio (9a) de entrada que comunica el interior del recipiente tubular (1) con el exterior, y configurado para inyectar vapor en el interior del recipiente tubular (1), así como el respectivo orificio de salida (9b) para garantizar un correcto volumen de vapor en el interior del recipiente tubular (1); y

- el recipiente tubular (1) comprende un segundo orificio

(10a) que comunica el interior del recipiente tubular (1) con el exterior, y configurado para inyectar gases de reacción en el interior del recipiente tubular (1), así como el respectivo orificio de salida (10b) para garantizar un correcto volumen de gases de reacción en el interior del recipiente tubular (1).

Por último, y a la vista de la figura 5, se observa que, tal y como se ha descrito anteriormente, el recipiente tubular (1) puede girar respecto del segundo eje de giro (5) un ángulo suficiente para facilitar la descarga del producto interior a dicho recipiente; y donde dicho segundo eje de giro (5) comprende un cilindro neumático (11) encargado de fijar las posiciones de carga y descarga de dicho recipiente tubular (1); de forma que no exista movimiento relativo entre el recipiente tubular (1) y la máquina en conjunto cuando el dicha, al menos una, pala rascadora está en movimiento, mejorando los dispositivos de fijación actualmente utilizados, los cuales están limitados a pistones eléctricos.

A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.