Descripción

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto un sistema de cocción con vapor de agua a presión ordinaria y enfriamiento al vacío de productos alimenticios, que unifica las operaciones de tratamiento térmico. El sistema de ese modo obtiene un producto de mayor calidad nutritiva, mejores características organolépticas, un producto más homogéneo, una reducción drástica del tiempo de elaboración, minimiza al máximo posible la contaminación, la generación de residuos, el consumo de agua, y la mano de obra. El sistema ocupa menos espacio y es apto para su instalación en cocinas industriales.

Campo de la invención

El objeto de la presente se incluye dentro del sector de la industria alimentaria, específicamente, la que está dedicada al tratamiento térmico y elaboración de preparados y masas alimenticias precocinadas, tales como, masas para croquetas; salsas culinarias, por ejemplo, salsa bechamel, etc.

Antecedentes de la invención

Normalmente, el sistema convencional de tratamiento térmico de un producto o grupo de ingredientes alimenticios, tal como, una masa alimenticia, consiste en hacer la cocción de todos sus componentes en una marmita o aparato de cocción, hasta llegar a una temperatura de alrededor de 90 ^e C. Al finalizar la cocción, el producto no puede procesarse inmediatamente, ya que debe de ser previamente enfriado para conseguir la densidad y viscosidad necesaria que permita su posterior manipulación.

La masa del producto que ha sido cocinado no es apta para procesar hasta que no llega a una temperatura de 8 a 10 ^e C. El procedimiento convencional para enfriar la masa alimenticia consiste en la distribución del producto o la masa cocinada, en bandejas de acero inoxidable, con una protección o envoltura previa mediante láminas de film de polietileno, e introducción del conjunto de bandejas en una cámara de refrigeración a 0 ^e C. Estas bandejas deben tener poca altura y una gran superficie para que el producto se enfríe homogéneamente. La envoltura del producto o masa con el film o película de plástico durante la operación de enfriado debe cubrir toda la superficie de la masa o producto cocinados. Esto es necesario puesto que, al enfriar el producto, la capa superior en contacto con el aire puede oxidarse o contaminarse con gérmenes y bacterias.

Una vez fría la masa, ésta debe extraerse de las bandejas y eliminar, mediante un proceso manual, los plásticos de protección. Este proceso de separación, difícilmente es completo dejando, pues, restos en las bandejas y en el film protector.

La limpieza del total de bandejas presentes en un proceso por lotes ('batch') representa un consumo de unos 1000 a 2000 L de agua potable, que tienen que ser desechados, ya que por su contenido en matera orgánica no puede recuperarse.

Para tener una idea clara del consumo y gasto de insumos del proceso convencional de la cocción y enfriamiento arriba descrito y también del aporte que proporciona y logra el sistema de cocción y enfriamiento de la presente solicitud, que más abajo se describirá, ha de tenerse en consideración lo que se expone a continuación.

Normalmente, las bandejas para depositar el producto o la masa cocinada en la marmita o aparato de cocción tienen unas dimensiones de 50 x 30 x 5, lo cual permite almacenar en torno a los 8-9 kg de producto. Así, para un lote ('batch') habitual de 500 kg, la partición o reparto de producto cocinado en una marmita convencional se realizara en alrededor de 60 bandejas. Una empresa pequeña mediana puede fabricar como mínimo 2 lotes/día, lo que al finalizar el mes representa un consumo de:

• 50 m ³ de agua potable

• 880 m de film o película de plástico altamente contaminante y de difícil destrucción. Descripción de la invención

Considerando los problemas citados antes sobre el sistema convencional de cocción, especialmente a nivel de instalaciones industriales, se desarrolla aquí un sistema de cocción que unifica todo el tratamiento térmico al que es sometido un preparado o producto alimenticio, simplificándolo, y que minimiza la contaminación, el consumo de insumos y la mano de obra. Los avances técnicos que se consiguen con el presente sistema son:

- una cocción y un enfriamiento del producto a tratar dentro de un mismo contenedor,

- una reducción del tiempo de enfriamiento, - facilidad de apertura del contenedor y facilidad para la descarga del producto procesado.

Un primer aspecto de la presente solicitud se refiere a un sistema de cocción con vapor directo a presión ordinaria, 1 atmósfera (1013,25 hPa) o más, y enfriamiento al vacío de productos alimenticios, que comprende un contenedor y una cubierta, en donde la apertura y cierre del contenedor y su inclinación o volcado, a la hora de descargar o vaciar el producto procesado, son fáciles de realizar.

Por razones de claridad de lo que se describe más abajo, se deberá entender que aquí sistema es: un aparato o una marmita o un dispositivo para tratar térmicamente un producto; producto es: un preparado alimenticio o una masa alimenticia a base de una mezcla de ingredientes, o una masa a base de diversos ingredientes (harina, agua, sal, etc), o también puede ser una salsa más o menos sólida; operar en condiciones de vacío es: operar a una presión por debajo de 1 atmósfera (101325 Pa); una presión o presiones ordinarias es: operar a una presión de 1 atmósfera o por encima de este valor.

Para lograr las ventajas o avances arriba citados, el sistema de la presente invención tiene las características técnicas novedosas que a continuación se describen.

El sistema de cocción con vapor de agua a presión ordinaria y enfriamiento al vacío comprende:

- por un lado, un contenedor que consiste en un receptáculo cilindrico configurado para alojar el producto que se va a cocinar y llevar a cabo la cocción mediante vapor directo y enfriamiento al vacío del mismo, y

- por otro lado, una tapa o cobertura configurada para cerrar y abrir dicho contenedor, y la cual está provista además de unos medios de agitación para la homogeneización del producto y para la entrada y salida de fluidos.

Durante la introducción del producto o los ingredientes y en las operaciones de cocción y enfriamiento, el sistema está en una posición de trabajo, donde la tapa cubre y cierra herméticamente el contenedor.

Tras el enfriamiento al vacío del producto, el contenedor estará listo para adoptar una posición de descarga, donde se inclina o vuelca para descargar el producto cocido y enfriado y donde, al mismo tiempo, la tapa se separa y es izada a una mayor altura que el contenedor. El contenedor es un receptáculo cilindrico que dispone por su parte superior de una entrada o boca para la introducción o carga del producto a cocinar con vapor y, por su base inferior, dispone de un orificio o varios orificios para la descarga de residuos durante las operaciones de limpieza u otra operación similar. El contenedor, por sus paredes externas y a la altura de la parte superior, dispone de dos medios de sujeción que son unos discos concéntricos de sujeción, que lo sujetan diametralmente. Estos medios de sujeción se adhieren mediante unión roscada u otro tipo de unión a las paredes externas del contenedor.

Un primer medio de sujeción está fijado a un primer soporte que se apoya sobre el suelo, de manera fija.

El segundo medio de sujeción está conectado a un brazo de soporte que se sitúa en paralelo a la pared externa del contenedor, separado de éste. Esta conexión entre el medio de sujeción y el brazo de soporte se realiza a través de una manivela que permite la inclinación o basculación del contenedor cilindrico para la descarga del producto cocinado con vapor y enfriado al vacío. El brazo de soporte, por su otro extremo, está anclado a un segundo soporte que también está apoyado sobre el suelo, de manera fija.

Los dos medios de sujeción junto con el brazo y la manivela están configurados para sujetar el contenedor cilindrico y permitir que éste se incline o vuelque desde una posición de trabajo hasta una posición de descarga del producto. La inclinación del contenedor en la posición en la que se descarga el producto alimenticio llega a alcanzar un ángulo de 105 ^e .

El otro elemento estructural del sistema es la cubierta o tapa, la cual se configura para cerrar y abrir el contenedor y al mismo tiempo para que pueda ser izada elevada respecto del contenedor. La cubierta o tapa presenta una forma de casquete esférico o elipsoidal hueco, cuyo extremo abierto o boca coincide con la boca del contenedor.

La cubierta está provista de un mecanismo elevador o mecanismo de izamiento que está configurado para la sujeción de la cubierta y hacer que ésta se desplace axialmente, hacia arriba y hacia abajo, respecto de la base superior del contenedor. Este desplazamiento axial se realiza entre una posición de trabajo del contenedor, en la que se cierra el contenedor para llevar a cabo la cocción con vapor directo y el enfriamiento al vacío, y una posición de izamiento para, después del enfriamiento del producto, abrir el contenedor y permitir su volcado. Gracias a este mecanismo de izamiento o elevador también se realiza el descenso de la cubierta con el fin de cerrar el contenedor y proceder a realizar la cocción con vapor y enfriamiento al vacío. En la posición de trabajo, la cubierta o tapa encaja con la base superior del contenedor, que es el lugar por donde se introduce el producto a tratar.

El mecanismo elevador o de izamiento consiste en un soporte rectangular que está unido a la cubierta o tapa a través unos elementos de unión, por ejemplo, una brida. Este mecanismo elevador se apoya, por sus lados más cortos, sobre unas columnas de soporte elevadoras, que se mueven hacia arriba y hacia abajo, para elevar o izar la cubierta o tapa, o hacerla bajar. Estas columnas de soporte elevadoras están situadas a ambos lados del contenedor.

La cubierta o tapa está provista también de los siguientes elementos, que permiten la cocción con vapor directo, el enfriamiento al vacío, y la homogeneización del producto:

- una conducción de vapor, que atraviesa la cubierta para que pase vapor al interior del contenedor,

- una conducción de vacío que también atraviesa la cubierta y está configurada para crear condiciones de vacío durante el enfriamiento del producto,

- unos medios de agitación, que homogeneizan el producto que se está cocinando, evitan la formación de grumos y exponen todo el producto al efecto del vapor y del vacío, los cuales atraviesan también la cubierta en dirección al interior del contenedor, y

- unos medios de accionamiento configurados para que los medios de agitación se muevan, los cuales se sitúan encima de la cubierta.

Basado en estos elementos estructurales, el sistema realiza la cocción mediante la inyección directa de vapor de agua a presión ordinaria sobre el producto y el enfriamiento al vacío. El medio o conducción para la aplicación de vacío se conecta a una unidad de alto vacío; mientras que la conducción de vapor se conecta a una unidad generadora de vapor.

Un extremo del medio de conducción de vapor se conecta a un conducto que procede de la unidad generadora de vapor, y luego se desconecta cuando la cubierta está en la posición de izamiento.

Deberá tenerse en cuenta que el vacío que se precisa para que el sistema de la invención lleve a cabo la operación de enfriamiento no es posible conseguirlo con aquellos equipos convencionales de vacío que un experto de la técnica ya conoce. Un avance fundamental del presente sistema reside en el dimensionado del sistema o subsistema generador de vacío que combina el eyector de vapor con una aspiración final mediante bomba de vacío. Este sistema generador de vacío se sitúa anexo al sistema de la presente invención.

A continuación, se describe una relación de temperatura y presiones de trabajo, empleando el sistema de la invención, donde se constata que a menor presión, menor será la temperatura de ebullición, como se puede ver en la siguiente tabla:

T ( ^e C) P (mmHg ^* ) T ( ^e C) P (mmHg ^* ) T ( ^e C) P (mrr

-15 1436 -8 2514 -1 4.258

-14 1560 -7 2715 0 4.579

-13 1691 -6 2931 1 4.926

-12 1834 -5 3163 2 5.294

-1 1 1987 -4 3410 3 5.685

-10 2149 -3 3673 4 6.101

-9 2326 -2 3956 5 6.543

^* 1 atmósfera = 760 mmHg = 101325 Pa Al aplicar vacío, el agua que forma parte de la masa o producto a procesar se evapora debido a que disminuye la tensión de vapor del agua. El proceso de evaporación tiene siempre unos requerimientos de energía, por ello, cuando se absorbe calor de la masa, baja la temperatura de forma rápida, limpia y uniforme. Además de conseguir un enfriamiento homogéneo y rápido, otros logros que se consiguen empleando el presente sistema en un proceso de tratamiento térmico de un producto alimenticio son los siguientes:

a- Eliminación de riesgos de contaminación: Al eliminar el aire a través del vacío se produce una disminución del oxígeno presente en la masa y con ello la proliferación de gérmenes. b- Mayor rapidez del proceso: Disminuye la degradación del producto, ya que se evita que las proteínas y las grasas alteren su composición y que se produzcan productos organolépticamente desagradables, o incluso tóxicos.

c- Mayor f labilidad o consistencia de los productos de los diferentes lotes de producción: Al eliminar una etapa del proceso, es decir, la distribución del producto en bandejas, los tiempos de producción se pueden delimitar más fácilmente. Cuando se mantienen por un periodo demasiado prolongado los almidones en solución y en caliente, se forman coloides que modifican la estructura de la masa.

d- Menor cantidad de mano de obra: Al ser menor el número de personas que intervienen en el proceso, menor es el riesgo de contaminación.

e- Mayor flexibilidad para diferentes variaciones de fórmulas: el hecho de poder controlar de forma más óptima el proceso, permite incluir ingredientes que en otras condiciones podrían alterar su estructura y sabor.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 representa el sistema de la invención en su posición de trabajo.

La Figura 2 representa el sistema de la invención en la posición de volcado del contenedor. La Figura 3 representa el sistema de la invención en la posición de izamiento de la cubierta. La Figura 4 representa un gráfico que muestra la caída de temperatura respecto al tiempo para un proceso de enfriamiento al vacío.

Descripción de un ejemplo de realización de la invención

El siguiente ejemplo sólo pretende mostrar una realización opcional del sistema de la invención descrito arriba. Este ejemplo no es limitativo en cuanto al alcance de la invención. El sistema de cocción con vapor directo a presión ordinaria (1 atmósfera o mayor que ésta) y enfriamiento al vacío comprende, por un lado, un contenedor que es un cuerpo cilindrico 1 configurado para alojar y procesar un producto alimenticio y, por otro, una cubierta o tapa 5 configurada para cerrar el contenedor 1 . En este ejemplo se realiza un procesamiento de una masa para croquetas, el cual comprende una cocción con vapor directo y un enfriamiento al vacío en el sistema de la invención. Para la cocción, el sistema dispone de un medios que conducen el vapor al interior del contenedor 1 para actuar directamente sobre la masa y, por otro lado, de unos medios para producir vacío durante el enfriamiento, los cuales van conectados directamente a una unidad o subsistema (bomba de vacío, válvulas de vacío) de generación de vacío y encargada de proporcionar las condiciones de vacío al sistema.

La masa es introducida por una boca 1 a (parte superior del contenedor 1 ) a fin de cocinarla, mediante inyección de vapor directo sobre la masa y, posteriormente, enfriarla al vacío. En este caso, el sistema está en posición de trabajo (Figura 1 ). El vapor es proporcionado por una unidad de generación de vapor, que está anexa al sistema y con un dimensionado adecuado. La unidad de generación de vapor (no ilustrada) se conecta directamente al sistema a través de una conducción de vapor (13).

Tras finalizar el enfriamiento al vacío de la masa, el contenedor 1 pasará a una posición de descarga (Figura 2) para extraer o descargar la masa tratada. A través de la base inferior del contenedor 1 , se dispone un orificio de descarga 1 b, o varios orificios para la salida de líquidos o residuos durante la operación de limpieza.

El contenedor 1 , por sus paredes externas y a una altura prácticamente coincidente con la altura de la boca 1 a, está sujeto diametralmente por dos medios de sujeción 1 c,1 d, los cuales consisten en unos discos o rodillos concéntricos. Estos medios de sujeción 1 c,1 d se fijan mediante unión roscada u otro tipo de unión a las paredes externas del contenedor. Un primer medio de sujeción 1 c está fijado a un primer soporte 2b, el cual está apoyado fija y firmemente sobre el suelo. El otro medio de sujeción 1 d está conectado con un brazo de soporte 3 mediante una manivela 7, para permitir la inclinación o basculacion del contenedor 1 . Este brazo de soporte 3, por su otro extremo, está anclado a un segundo soporte 2a, que también está apoyado firmemente sobre el suelo.

Los medios de sujeción 1 c,1 d sujetan el contenedor 1 y permiten que éste se incline o vuelque desde una posición de trabajo (Figura 1 ), en la que se realizan las operaciones de cocción y enfriamiento del producto hasta una posición de descarga (Figura 2) de éste. Aquí, la inclinación del contenedor 1 en la posición en la que se descarga el producto puede alcanzar un ángulo de 105 ^e .

El otro elemento fundamental y novedoso del sistema es la cubierta o tapa 5, la cual tiene una forma de casquete esférico o elipsoidal y coincide axialmente con el contenedor 1 para su cierre y realización de las operaciones de cocción con vapor y enfriamiento al vacío.

La cubierta o tapa 5 dispone, por su cara superior, de un mecanismo elevador 6 configurado para la sujeción firme y el izamiento o elevación de la cubierta 5. El mecanismo elevador 6 consiste en un cuerpo rectangular el cual está unido a la cubierta y está apoyado por sus lados más cortos sobre unas columnas de soporte elevadoras 6a,6b, situadas a ambos lados del contenedor 1 y de la cubierta 5. Las columnas de soporte elevadoras 6a,6b son unos cilindros que están configurados para elevar o izar la cubierta 5 hasta una posición de izado (Figura 3) y bajarla hasta una posición de trabajo (Figura 1 ). La cubierta 5, a través de este mecanismo de izamiento, se desplaza hacia arriba y hacia abajo, respecto de la boca del contendor 1 , entre una posición donde se realizan la cocción y el enfriamiento, y una posición de apertura del contenedor. Las columnas 6a,6b son accionadas mediante unos dispositivos de accionamiento hidráulico (no ilustrados). La cubierta 5 es atravesada, por su cara superior, por una conducción de vacío 8, a través de la cual se aplica vacío en todo el interior del contenedor durante el enfriamiento del producto. La conducción de vacío 8 está conectada con una unidad de alto vacío 12. Una vez que ha terminado el enfriamiento al vacío, la cubierta es izada y se desconecta la conducción 8 de la unidad de alto vacío 12.

También la cubierta 5 está atravesada por la citada conducción 13 de transporte de vapor para hacer llegar el vapor procedente de una unidad de generación de vapor (no se ilustra) e inyectarlo directamente sobre la masa, durante la cocción. La cubierta 5 también está provista de unos medios de agitación 9a,9b que la atraviesan y contactan con la masa, con el fin de removerla, y también de unos medios de accionamiento eléctrico 1 1 a,1 1 b para que los medios de agitación 9a,9b se muevan de forma rotatoria.

Los medios de agitación 9a,9b, además de conseguir una homogeneización del producto, exponen toda la masa al efecto del vapor, durante la cocción, y al efecto del vacío, durante el enfriamiento. Uno de los medios de agitación consiste en un agitador de tipo ancla y el otro es un agitador no centrado de tipo monovarilla, los cuales son conocidos por un experto en la técnica. Adicionalmente, para cuando haya que dosificar o añadir aditivos a la masa o producto que se esté cocinando, la cubierta 5 dispone de un recipiente o tolva dosificadora 10, a fin de que el aditivo ingrediente llegue al seno del recipiente y se incorpore al producto o la masa que se está cocinando.