ES2327308B1 - APPARATUS AND PROCEDURE FOR CONTINUOUS AND UNIFORM HEATING OF MASSED OLIVE MASS BY ULTRASOUNDS. - Google Patents
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Abstract
Aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos.Apparatus and procedure for heating in continuous and uniform ground olive mass by ultrasound
Aparato para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos que comprende los siguientes elementos: un sensor de temperatura del caudal de entrada de masa de aceituna molida; un dispositivo de aplicación de ultrasonidos al caudal de aceituna molida; un sensor de temperatura del caudal de salida de masa de aceituna molida; y un dispositivo de control de los ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada de masa de aceituna molida en función de la información proporcionada por los sensores de temperatura.Apparatus for continuous heating and ultrasonic ground olive dough uniform comprising The following elements: a flow temperature sensor of ground olive dough input; an application device of ultrasonic at the flow rate of ground olives; a temperature sensor of the ground olive mass outflow; and a device of control of the applied ultrasound and the input flow of ground olive mass based on the information provided by the temperature sensors.
Description
Aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos.Apparatus and procedure for heating in Continuous and uniform ultrasonic ground olive mass.
El objeto principal de la presente invención es un aparato y un procedimiento que, gracias a la utilización de ultrasonidos, calienta de manera más rápida y uniforme una masa de aceitunas durante el proceso de extracción de aceite de oliva.The main object of the present invention is an apparatus and a procedure that, thanks to the use of ultrasound, heats more quickly and evenly a mass of olives during the olive oil extraction process.
En la actualidad, el proceso de elaboración del aceite de oliva virgen está constituido por una serie de etapas, la primera de las cuales consiste en una molienda y batido de la aceituna; a continuación, se realiza la separación del aceite de la materia sólida y del agua de vegetación, mediante centrifugación, finalizando el proceso con la clarificación del aceite para eliminar restos de materia sólida y agua antes de su almacenamiento.At present, the process of elaboration of Virgin olive oil consists of a series of stages, the first of which consists of a grind and shake of the olive; Then, the separation of the oil from the solid matter and vegetation water, by centrifugation, ending the process with oil clarification to eliminate remains of solid matter and water before storage.
De entre todas estas etapas, la operación de batido es una de las que más influye en la extractabilidad del proceso y en la calidad de los aceites obtenidos. Esta operación se realiza en las denominadas "batidoras", que consisten en un mezclador por agitación que normalmente está rodeado por una camisa calefactora, cuya misión principal es la de homogeneizar la masa y tratarla térmicamente para facilitar la coalescencia de las gotas de aceite y la formación de una fase oleosa continua.Among all these stages, the operation of milkshake is one of the most influential in the extractability of process and in the quality of the oils obtained. This operation is performs in the so-called "blenders", which consist of a shaker mixer that is normally surrounded by a shirt heating, whose main mission is to homogenize the dough and treat it thermally to facilitate the coalescence of the drops of oil and the formation of a continuous oil phase.
Las dos variables fundamentales de esta fase son el tiempo de batido y la temperatura de la masa, que definen en gran medida la efectividad de los siguientes tratamientos y características del aceite. Es conocido que para extraer la mayor cantidad de aceite posible es necesario aplicar durante este proceso una temperatura elevada durante un periodo de tiempo largo. Sin embargo, esto perjudica la calidad del aceite obtenido, debido a que se aceleran los procesos oxidativos del aceite y la aireación de la masa, produciéndose una pérdida de características organolépticas.The two fundamental variables of this phase are the shaking time and the dough temperature, which define in greatly the effectiveness of the following treatments and oil characteristics It is known that to extract the largest possible amount of oil is necessary to apply during this process an elevated temperature for a long period of time. Without However, this damages the quality of the oil obtained, due to that the oxidative processes of oil and aeration are accelerated of the mass, producing a loss of characteristics organoleptic
Uno de los motivos que obliga a prolongar el tiempo de batido es el tiempo que tarda la masa en alcanzar la temperatura objetivo. Normalmente, en las batidoras actuales la calefacción de la masa se realiza mediante transferencia de calor desde la superficie de la camisa calefactora hacia el interior de la pasta de aceituna. Esta transferencia se realiza lentamente, como consecuencia de la baja capacidad calorífica de la masa de aceituna, y además no se puede utilizar una temperatura muy elevada para evitar el sobrecalentamiento como consecuencia de la inercia térmica.One of the reasons that forces to prolong the shaking time is the time it takes for the dough to reach the target temperature Normally, in today's blenders the mass heating is done by heat transfer from the surface of the heating jacket into The olive paste This transfer is done slowly, as consequence of the low heat capacity of the mass of olive, and also you cannot use a very high temperature to avoid overheating as a result of inertia thermal
El documento ES 167203 describe un sistema de batido novedoso debido a la situación y movimiento de las palas. El calentamiento se efectúa en una cuba aproximadamente cilíndrica, haciendo circular agua caliente por una doble pared que recubre el depósito de batido.Document ES 167203 describes a system of novel shake due to the situation and movement of the blades. He heating is carried out in an approximately cylindrical tank, circulating hot water through a double wall that covers the shake tank
El documento ES 153102 soluciona el problema del calentamiento de la pasta de aceitunas de un modo parecido al documento anterior, aunque modifica la forma del fondo del depósito de batido, que pasa a ser esférico para facilitar las labores de limpieza. El calentamiento se sigue efectuando haciendo pasar un flujo de agua caliente por una camisa del depósito.Document ES 153102 solves the problem of heating the olive paste in a similar way to previous document, although it modifies the form of the deposit fund of smoothie, which becomes spherical to facilitate the work of cleaning. The heating is still carried out by passing a Hot water flow through a tank jacket.
El documento ES 2140259 describe una termo-batidora para masa de aceitunas perfeccionada, en la que el sistema de calefacción se incorpora en las propias paletas batidoras. Ello permite reducir 100 veces la superficie de transmisión térmica sin disminuir la aportación de calor a la masa, además de disminuir las pérdidas.Document ES 2140259 describes a thermo-blender for olive dough perfected, in which the heating system is incorporated into the blender paddles themselves. This allows to reduce the thermal transmission surface without decreasing the contribution of heat to the dough, in addition to reducing losses.
Finalmente, el documento US 4522119 realiza el calentamiento de la pasta mediante un intercambiador de calor multitubular de envolvente y conducto con camisa calefactora.Finally, document US 4522119 performs the heating of the paste by means of a heat exchanger multitubular envelope and duct with heating jacket.
La presente invención describe un aparato y procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de la masa de aceitunas que se basa en la utilización de ultrasonidos. Esta tecnología tiene la ventaja de permitir un calentamiento más rápido y uniforme que el conseguido por cualquiera de los procedimientos de acuerdo con la técnica anterior. Este procedimiento se inicia después de la etapa de trituración de la aceituna, una vez se ha obtenido un flujo continuo de masa de aceituna molida que avanza por tuberías, normalmente de acero inoxidable, impulsado por medios adecuados.The present invention describes an apparatus and procedure for continuous and uniform heating of the mass of olives that is based on the use of ultrasound. This technology has the advantage of allowing more heating fast and uniform than that achieved by any of the procedures according to the prior art. This procedure starts after the crushing stage of the olive, once a continuous mass flow of ground olive that advances through pipes, usually steel stainless, driven by suitable means.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para el calentamiento en continuo de masa de aceituna molida por ultrasonidos caracterizado porque el calentamiento se realiza utilizando ultrasonidos de potencia. Además, de acuerdo con una realización preferida de la invención, dicho calentamiento se realiza indirectamente a través de las tuberías por las que fluye la masa de aceituna molida.In accordance with a first aspect of the present invention, an apparatus is provided for heating in ultrasonic ground olive mass continuous characterized because the heating is done using ultrasound of power. In addition, according to a preferred embodiment of the invention, said heating is performed indirectly through of the pipes through which the ground olive mass flows.
Los ultrasonidos de potencia son radiaciones acústicas con una frecuencia que está comprendida entre 20-100 kHz y con intensidades acústicas que pueden variar entre 0,1 W/cm^{2} y varios kW/cm^{2}, y que pueden aplicar una elevada cantidad de energía sobre un cuerpo deseado, incrementando así su temperatura. Estas radiaciones son emitidas con ayuda de un elemento piezoeléctrico, cuya frecuencia de vibración modifica la frecuencia de los ultrasonidos de potencia emitidos. La energía aplicada se puede controlar variando la frecuencia y amplitud de las radiaciones, controlando de este modo también el incremento de temperatura del cuerpo sobre el que se aplican, en este caso del caudal de aceituna molida. En el presente documento, se entiende que el control de la aplicación de ultrasonidos de potencia incluye control de potencia entre 120 W y 1200 W y control de frecuencia entre 20 kHz y 40 kHz.Power ultrasound is radiation acoustics with a frequency that is between 20-100 kHz and with acoustic intensities that can vary between 0.1 W / cm2 and several kW / cm2, and they can apply a high amount of energy on a desired body, thus increasing its temperature. These radiations are emitted with the help of a piezoelectric element, whose frequency of vibration modifies the frequency of power ultrasound issued. The applied energy can be controlled by varying the frequency and amplitude of radiation, thus controlling also the increase in body temperature over which apply, in this case the flow of ground olive. In the present document, it is understood that the control of the application of Power ultrasound includes power control between 120 W and 1200 W and frequency control between 20 kHz and 40 kHz.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, el aparato para el calentamiento en continuo de una masa de aceituna por ultrasonidos se caracteriza porque comprende los siguientes elementos:According to a preferred embodiment of the invention, the apparatus for continuous heating of a dough Ultrasound olive is characterized because it includes the following elements:
- sensor de temperatura del caudal de entrada de masa de aceituna molida;- input flow temperature sensor of ground olive dough;
- dispositivo de aplicación de ultrasonidos al caudal de aceituna molida;- ultrasonic application device at ground olive flow;
- sensor de temperatura del caudal de salida de masa de aceituna molida;- output flow temperature sensor of ground olive dough;
- dispositivo de control de los ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada de masa de aceituna molida en función de la información proporcionada por los sensores de temperatura.- ultrasonic control device applied and of the input flow of ground olive mass in function of the information provided by the sensors temperature.
El dispositivo de aplicación de ultrasonidos será cualquier dispositivo que permita aplicar ultrasonidos a un flujo continuo de masa de aceituna molida, pudiendo tener una forma cilíndrica para acoplarse al conducto por el que pasa la masa de aceituna, así como aplicar los ultrasonidos directamente a la masa de aceitunas o a la tubería por la que fluye dicha masa.The ultrasonic application device it will be any device that allows ultrasound to be applied to a continuous flow of ground olive dough, being able to have a shape cylindrical to engage the conduit through which the mass of olive as well as apply ultrasound directly to the dough of olives or the pipe through which said mass flows.
De acuerdo con otra realización preferida más de la invención, el dispositivo de aplicación de ultrasonidos comprende unos transductores piezoeléctricos sobre los cuales actúa el dispositivo de control de los ultrasonidos aplicados. De este modo, se puede controlar la frecuencia de los ultrasonidos aplicados a la masa de aceituna molida, elevando su temperatura hasta unos valores deseados, desde una temperatura ambiente de entre 15 y 18ºC hasta la temperatura objetivo de entre 28 y 35ºC.According to another preferred embodiment more than the invention, the ultrasonic application device it includes piezoelectric transducers on which it acts the control device of the applied ultrasound. Of this mode, you can control the frequency of applied ultrasound to the ground olive mass, raising its temperature to about desired values, from an ambient temperature between 15 and 18ºC up to the target temperature between 28 and 35ºC.
En otra realización preferida de la invención, el dispositivo de aplicación de ultrasonidos es de acero inoxidable.In another preferred embodiment of the invention, The ultrasonic application device is made of steel stainless.
El dispositivo de control de los ultrasonidos aplicados puede ser cualquier dispositivo al que se pueda dotar de la lógica necesaria, y que pueda modificar las características de los ultrasonidos aplicados y del caudal de entrada. Por ejemplo, aunque sin limitarse, podría ser un microcontrolador, un ordenador, un PLC, etc.The ultrasonic control device applied can be any device that can be equipped with the necessary logic, and that can modify the characteristics of the applied ultrasound and the input flow. For example, although not limited, it could be a microcontroller, a computer, a PLC, etc.
Para medir las temperaturas de la masa de aceituna molida se puede utilizar cualquier tipo de sensor de temperatura conocido, incluyendo sensores de temperatura por infrarrojos, de contacto, termopares, etc.To measure the mass temperatures of ground olive any type of sensor can be used known temperature, including temperature sensors by infrared, contact, thermocouples, etc.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se describe un procedimiento que comprende las siguientes operaciones:In accordance with a second aspect of the present invention, a method is described comprising the following operations:
- medición de la temperatura de entrada de la masa de aceituna molida en el aparato para el calentamiento en continuo de masa de aceituna por ultrasonidos;- measurement of the inlet temperature of the ground olive mass in the apparatus for heating in ultrasonic olive mass continuous;
- aplicación de ultrasonidos de potencia a la masa de aceituna molida utilizando el dispositivo de aplicación de ultrasonidos; de acuerdo con realizaciones preferidas de la invención, la potencia de los ultrasonidos aplicados está entre 120 W y 1200 W, y su frecuencia entre 20 kHz y 40 kHz.- application of power ultrasound to the ground olive dough using the application device ultrasound; according to preferred embodiments of the invention, the power of the applied ultrasound is between 120 W and 1200 W, and its frequency between 20 kHz and 40 kHz.
- medición de la temperatura de salida de la masa de aceituna molida del aparato para el calentamiento en continuo de masa de aceituna por ultrasonidos;- measurement of the outlet temperature of the ground olive mass of the apparatus for heating in ultrasonic olive mass continuous;
- control, en función de las temperaturas de entrada y salida de la masa de aceituna molida, de la aplicación de ultrasonidos de potencia y del caudal de entrada al aparato de la masa de aceituna molida para obtener una temperatura de salida del aparato deseada de la masa de aceituna molida. De acuerdo con una realización preferida de la invención, la temperatura de salida está dentro del rango de 28ºC a 35ºC, y de acuerdo con otra realización preferida, el caudal de masa de aceituna molida de entrada está entre 500 y 1500 Kg/h.- control, depending on the temperatures of entry and exit of ground olive dough, from the application of ultrasound of power and of the flow of entrance to the apparatus of the ground olive dough to obtain an outlet temperature of desired apparatus of ground olive dough. According to a preferred embodiment of the invention, the outlet temperature is within the range of 28 ° C to 35 ° C, and according to another embodiment preferred, the mass ground olive input flow is between 500 and 1500 Kg / h.
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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:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to an example preferred practical implementation of it, is accompanied as integral part of that description, a set of drawings where with an illustrative and non-limiting nature, what has been represented next:
Figura 1.- Muestra un esquema del aparato para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo con la invención.Figure 1.- Shows a diagram of the device for continuous and uniform heating of ground olive dough by ultrasound according to the invention.
Figura 2.- Muestra un diagrama de bloques que representa el procedimiento para el calentamiento en continuo y uniforme de masa de aceituna molida por ultrasonidos de acuerdo con la presente invención.Figure 2.- Shows a block diagram that represents the procedure for continuous heating and ultrasonic ground olive mass uniform according to The present invention.
De acuerdo con una realización preferente de la presente invención, la Fig. 1 representa un aparato (7) para el calentamiento en continuo de masa de aceituna por de ultrasonidos que comprende unos conductos (2) de acero inoxidable a través de los cuales se desplaza la masa de aceituna molida. Un sensor de temperatura (3) mide la temperatura de la masa de aceituna molida antes de su entrada en el dispositivo de aplicación (4) de ultrasonidos, fabricado en acero inoxidable, y que puede ser un dispositivo que aplique los ultrasonidos directamente a la masa de aceitunas, o un dispositivo que aplique los ultrasonidos a la tubería de acero inoxidable por la que pasa dicha masa. Otro sensor de temperatura (5) mide la temperatura de la masa a la salida del dispositivo (4) de aplicación de ultrasonidos. El dispositivo de control (6) de los ultrasonidos aplicados recibe los dos datos referentes a las temperaturas y actúa sobre los transductores piezoeléctricos, modificando así las características de los ultrasonidos aplicados a la masa de aceituna molida, y sobre el caudal de entrada, por ejemplo, a través de una bomba (no mostrada).According to a preferred embodiment of the present invention, Fig. 1 represents an apparatus (7) for the continuous heating of olive mass by ultrasound comprising stainless steel ducts (2) through which moves the ground olive mass. A sensor temperature (3) measures the temperature of the ground olive dough before entering the application device (4) of ultrasonic, made of stainless steel, and that can be a device that applies ultrasound directly to the mass of olives, or a device that applies ultrasound to the stainless steel pipe through which said mass passes. Other sensor of temperature (5) measures the temperature of the mass at the exit of the ultrasonic application device (4). The device of control (6) of the applied ultrasound receives the two data referring to temperatures and acts on transducers piezoelectric, thus modifying the characteristics of the ultrasound applied to the ground olive mass, and on the inlet flow, for example, through a pump (no shown).
La Fig. 2 muestra un diagrama que representa la secuencia de operaciones seguida por el procedimiento de acuerdo con la presente invención. En ella:Fig. 2 shows a diagram representing the sequence of operations followed by the agreement procedure with the present invention. In her:
- A: TO:
- MoliendaGrinding
- B: B:
- Medida de la temperaturaTemperature measurement
- C: C:
- Aplicación de los ultrasonidosUltrasound Application
- D: D:
- Modificación de la potencia y/o frecuencia de los ultrasonidos y/o del caudal de entradaModification of the power and / or frequency of ultrasound and / or inlet flow
- E: AND:
- Medida de la temperaturaTemperature measurement
- F: F:
- ¿Temperatura deseada?Desired temperature?
- G: G:
- SeparaciónSeparation
En esta figura, se observa que el proceso de batido se produce después de un proceso de molienda en el cual se produce la pasta de aceituna. En primer lugar, se realiza una primera medida de la temperatura de la masa cuando entra en el aparato (7) para el calentamiento en continuo de masa de aceituna molida. A continuación, un caudal de 1000 Kg/h de masa de aceituna pasa por el dispositivo de aplicación (4) de ultrasonidos, donde los ultrasonidos de potencia elevan la temperatura de la masa hasta unos 33ºC, y posteriormente se realiza una segunda medida de la temperatura del flujo continuo de masa de aceituna molida. En caso de que la temperatura no haya alcanzado aún la temperatura deseada, o su temperatura sea excesiva, el dispositivo de control (6) de los ultrasonidos aplicados modificará las características de los ultrasonidos aplicados o el caudal de entrada para controlar que esta temperatura de salida sea la deseada. En el presente ejemplo, se puede regular la potencia cedida por el dispositivo de aplicación (4) de ultrasonidos en escalones que representan los porcentajes 10%, 25%, 50%, 75% y 100% de la potencia nominal de 1200 W, con una frecuencia de 30 kHz.In this figure, it is observed that the process of shake occurs after a grinding process in which it It produces the olive paste. First, a first measure of the temperature of the dough when it enters the apparatus (7) for continuous heating of olive dough ground. Then, a flow of 1000 Kg / h of olive mass goes through the ultrasonic application device (4), where power ultrasound raises the temperature of the dough to about 33 ° C, and then a second measurement of the continuous flow temperature of ground olive mass. In case that the temperature has not yet reached the desired temperature, or its temperature is excessive, the control device (6) of the Applied ultrasound will modify the characteristics of the applied ultrasound or inlet flow to control that This outlet temperature is desired. In the present example, the power assigned by the device can be regulated application (4) of step ultrasound representing the percentages 10%, 25%, 50%, 75% and 100% of the nominal power of 1200 W, with a frequency of 30 kHz.
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