ES2583408A1 - Procedimiento e instalación para la introducción de un agente oxidante en una sustancia congelada para provocarle una reacción de oxidación, o para que pueda utilizarse como transmisora de reacciones de oxidación - Google Patents

Abstract

La técnica comprende un proceso de introducción y disolución de al menos un agente oxidante en un producto para provocarle una reacción que mejore sus características organolépticas, con la particularidad de que se aplica directamente al producto cuando está congelado, o mediante un líquido o gas congelado que actúa como transmisor. Para implementar la técnica, se muestran diferentes instalaciones adaptadas a las peculiaridades de cada aplicación, según el producto a tratar y según si éste se trata directa o indirectamente -en este caso facilitando y controlando el contacto entre agentes transmisores y productos receptores a modificar-.

Description

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La instalación dispone de un centro de control informático que incorpora y monitoriza al menos uno de los siguientes componentes:

a).- Sensor químico de gases.

b).- Sensor de presión.

c).- Sonda de temperatura.

d).- Válvula de escape.

e).- Sensor de peso.

f).-Válvula de drenaje.

g).- Temporizador.

h).- Cromatógrafo de gases (GC-MS), y que comunica con los contenedores del líquido o gas congelado y/o con los del producto receptor a modificar.

Una vez acabado el tratamiento, la máquina dispone de un intercambiador de calor por donde se fuerza a circular el líquido receptor tratado.

Ejemplo Segundo, Fig. 2 :

Instalación basada en una máquina productora de hielo que sirve para tratar un líquido congelado y/o en fase de congelación introduciendo y disolviendo en él un gas de propiedades oxidantes.

La máquina consta de dos partes, el mecanismo productor y el depósito receptor de piezas congeladas, que comunican mediante al menos una compuerta de obertura y cierre secuencial controlada por un sensor de peso. Ambas partes están selladas total o parcialmente a las presiones, exceptuando una entrada y una salida controlada al exterior que, en determinadas situaciones, pueden coincidir. La entrada dispone de una válvula controlada que comunica con un generador presurizado de gas atmosférico u otro gas oxidante.

El depósito receptor de las piezas congeladas tiene:

a).- Al menos dos conductos, entrada y salida, que conectan con el depósito del líquido a modificar.

b).- Al menos una bomba hidráulica que recircula el líquido a modificar a través de estos conductos, formando un circuito en el que entra en contacto con las piezas congeladas tratadas.

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Ejemplo Tercero, Fig. 2:

Instalación basada en una máquina productora de hielo que sirve para tratar un líquido congelado y/o en fase de congelación introduciendo y disolviendo en él un agente de propiedades oxidantes, con las siguientes características distintivas:

a).- En la zona del mecanismo productor se instala una válvula volumétrica que, secuencialmente, inyecta un líquido de propiedades oxidantes al líquido en fase de congelación

b).- Un dispositivo mecánico que fuerza a mezclar controladamente ambos líquidos.

El agente oxidante queda disuelto en las piezas congeladas una vez finalizado el proceso de congelación.

Ejemplos de realización

Ejemplo primero, Fig. 1:

El presente ejemplo de realización sirve para tratar un agua mineral mejorando sus características organolépticas. El tratamiento consiste en introducir aire atmosférico u oxígeno en piezas congeladas de agua mineral que con posterioridad se introducirán en un tanque de llenado o en botellas individuales de agua de las mismas características y procedencia.

Se utiliza una máquina generadora de hielo cuya estructura es cerrada y preparada para retener presiones. El líquido a congelar se introduce en la máquina mediante una bomba hidráulica. Al contacto con los elementos frigoríficos que provocan su congelación, se forman piezas heladas preferentemente en forma cilíndrica y con un orificio interior, oportunamente se determinaran las medidas y peso concretos y uniformes de cada pieza. En esta fase se procede a aplicar un vacío secuencial seguido de la introducción de aire atmosférico, u oxígeno que un generador de oxígeno ha extraído del aire, presurizados a unos valores de 1.500 mbar, hasta saturar controladamente las piezas de hielo. Esta fase puede repetirse varias veces. Después se controlará la saturación, humedad, temperatura y tamaño de las piezas.

En la versión más experimentada de la realización, que sería la más probable de aplicar, se procede a distribuir un número determinado de piezas congeladas en cada una de las botellas individuales de agua mineral, preferentemente vacías, usando medios mecánicos; después se acaba de rellenar la botella de agua y se coloca el tapón. Previamente se podría inducir un vacío en la cámara de aire de la botella. Para la correcta aplicación de este proceso, será interesante controlar la temperatura de las piezas congeladas y la del agua receptora. En función de hasta qué punto se desee sobresaturar de aire / oxígeno el líquido y el envase, se determinará la cantidad de piezas congeladas a introducir.

Indicar que también se podría congelar una pequeña cantidad de líquido dentro de los envases y tratarlo allí; o congelar y tratar el envase prácticamente lleno de agua; en ambos casos se rellenaría el espacio vacío de los envases con el mismo tipo de agua. Eso sería una inversión del procedimiento descrito anteriormente.

Antes de cerrar las botellas con su tapón, es posible añadir otros compuestos orgánicos, aromatizantes, conservantes, etc., y/o un gas para carbonatar la bebida.

La importancia de que tanto las piezas congeladas como el agua embotellada sean del mismo manantial radica en la necesidad de no modificar el producto final. Así mismo, el aire u oxígeno introducidos en las piezas congeladas se capta del entorno inmediato del manantial, que preferentemente será el mismo dónde se efectúa el tratamiento; así puede decirse que el proceso se limita a combinar de manera diferente los elementos naturales de una zona determinada, uniéndolos en una botella puesta a disposición del consumidor. Esta es una de las ventajas de la invención.

Otra opción posible sería introducir las piezas de hielo tratadas con aire / oxígeno en un tanque con capacidad de retención de presiones que contiene agua mineral. Unas aspas instaladas en su interior remueven el líquido con las piezas de hielo para su descongelación, disolución y reacción. En paralelo se puede aplicar un vacío en la cámara, para posteriormente presionar el medio con un gas inerte como el N2. Se procederá al control del O2 y las temperaturas del líquido y de las piezas de hielo, el peso del hielo y el volumen del agua mineral en el interior.

Hay que tener presente que, si se modifica al alza la temperatura del líquido al mismo tiempo que el hielo absorbe el calor de su entorno, la reacción será más violenta; y viceversa. Una vez se han monitorizado y validado los cambios en el líquido tratado, se procede a despresurizar el depósito y aplicar un vacío en la cámara. Al mismo tiempo se recircula el líquido por un intercambiador de calor que provocará el aumento de la temperatura, con la consiguiente extracción del oxígeno disuelto hacia el sistema de vacío.

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El depósito medidor permite monitorizar la cantidad de condensado mediante detectores de nivel de líquidos o células de carga. Esta información es importante porque posteriormente habrá que añadir la misma cantidad de humedad, o una superior o inferior, dependiendo de los estándares requeridos por el productor, al grano de café. Una forma adecuada de hacerlo sería aplicándola de forma atomizadapulverizada al grano cuando está en el reactor, al tiempo que se aumenta la temperatura y se recircula la atmósfera interior del depósito. La humedad condensada atomizada-pulverizada puede provenir del mismo depósito medidor o de otra fuente exterior conectada al sistema con esta única función.

Cuando finaliza la fase de congelación, se procede a aplicar un vacío en el depósito, y seguidamente se introduce al menos un agente oxidante a una presión de unos 3 bares para sobresaturar el grano verde de café. Remarcar que con presiones inferiores o superiores también se obtienen buenos resultados.

Una vez concluida la introducción del agente oxidante, se puede aplicar una temperatura superior a la del punto de congelación, y un vacío o presión, y/o barrido. Estas aplicaciones pueden efectuarse en el mismo depósito o bien en otro paralelo, para evitar perder las calorías frigoríficas del primero.

El tratamiento se puede repetir o bien darlo por concluido.

Ejemplo tercero, Fig.4:

Este último ejemplo de realización corresponde a la aplicación del tratamiento al té, manzanilla, etc., para eliminar defectos, suavizarlo y aportar aromas.

La diferencia respecto a los ejemplos anteriores de realización consiste en introducir los compuestos orgánicos para infusiones en un dispositivo con dos componentes:

a) una bolsa de material plástico resistente, en parte elástica, con una obertura, que tiene la capacidad de retener y ser impermeable a los gases, con resistencia mecánica a temperaturas de congelación o superiores, y resistente a presiones inferiores a 10 bares.

b) un sistema mecánico de cierre con al menos dos listones que pivotan sobre una articulación por uno de sus extremos y en el otro tienen un mecanismo de cierre por palanca que genera tensión entre los listones y la bolsa.

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Figura 1

En esta ilustración se visualizan dos tipos de instalación basados en una máquina productora de hielo que sirve para tratar líquido o gas congelado, introduciendo y disolviendo en él un gas de propiedades oxidantes. En el ejemplo que ocupa la parte superior se observa como el hielo tratado se introduce en un recipiente, seguidamente se llena éste con el líquido receptor a modificar y se tapa, obteniendo la reacción requerida dentro del recipiente. En la otra instalación, obsérvese la parte inferior de la figura, la reacción requerida se obtiene primero dentro de un depósito y seguidamente se llenan los recipientes individuales con el líquido receptor ya modificado.

1.01 Máquina productora de hielo.

1.02 Dispositivo de contaje de piezas.

1.03 Piezas congeladas a tratar.

1.04 Medios mecánicos que distribuyen las piezas congeladas hacia los contenedores de tratamiento.

1.05 Compuerta de entrada de las piezas a tratar al contenedor, obertura y cierre controlados.

1.06 Contenedor de cierre hermético a las presiones.

1.07 Sistema rotatorio rompe-bóvedas de hielo en el interior de los contenedores.

1.08 Compuerta de salida de las piezas tratadas del contenedor, obertura y cierre controlados.

1.09 Piezas congeladas en fase de tratamiento.

1.10 Boquilla difusora con control de dosificación.

1.11 Válvula proporcional y/o volumétrica de dosificación de gas presurizado.

1.12 Depósito con gas presurizado, como Ozono, Oxígeno o Aire atmosférico.

1.13 Conducto que comunica con una bomba de vacío.

1.14 Válvula.

1.15 Conducto de impulsión que conecta con un sistema para control de la humedad.

1.16 Conducto de retorno que conecta con un sistema para control de la humedad.

1.17 Medios mecánicos instalados en la compuerta de salida que trasladan las piezas tratadas hacia el alimentador-dosificador.

1.18 Piezas congeladas tratadas.

1.19 Alimentador-dosificador de piezas tratadas.

1.20

Separador-contador de piezas tratadas.

1.21

Recipiente tipo botella de agua mineral donde se realiza la reacción

requerida.

1.22

Depósito de líquido a tratar con control de temperatura y válvula

dosificadora volumétrica.

1.23

Tapón de cierre hermético de la botella.

1.24 Sistema de control informático del proceso con temporizador.

1.25 Sensor químico de gases.

1.26 Sensor de presión.

1.27 Sonda de temperatura.

1.28 Válvula de descompresión o escape.

1.29 Sensor de peso.

1.30 Válvula de drenaje.

1.31 Cromatógrafo de gases en línea ( GC-MS )

1.32 Recipiente hermético a los gases donde se realiza la reacción requerida.

1.33 Líquido en fase de tratamiento.

1.34 Filtro.

1.35 Bomba para recirculación y dosificación.

1.36 Intercambiador para control de la temperatura de reacción.

1.37 Recipiente tipo botella de agua mineral tratada.

Figura 2

Esta figura integra el ejemplo segundo y tercero de la memoria, porque ambos se pueden combinar.

Se visualizan dos dibujos que corresponden a un ejemplo de instalación aplicable a una piscina. En ellos se observa la mezcla del agente oxidante, aire atmosférico, ozono y peróxido de hidrógeno en el líquido en fase de congelación. La máquina consta de dos partes, el mecanismo productor y el depósito receptor de piezas congeladas, que tiene al menos una compuerta de abertura y cierre secuencial controlado por un sensor de peso.

2.01 Máquina de tratamiento.

2.02 Generador presurizado de gas atmosférico, con variador de velocidad.

2.03 Válvula reguladora de paso.

2.04 Generador de Ozono sistema de activado-desactivado.

2.05 Difusor de gases.

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2.06 Recipiente contenedor de Peróxido de Hidrógeno.

2.07 Dispositivo dosificador volumétrico.

2.08 Difusor.

2.09 Mecanismo homogeneizador de líquidos.

2.10 Válvula.

2.11 Válvula de nivel constante.

2.12 Mecanismo giratorio de congelación.

2.13 Líquido congelado formado en la pared de su perímetro.

2.14 Cuchillas para el corte transversal del líquido congelado.

2.15 Cuchillas para el corte longitudinal del líquido congelado.

2.16 Piezas de líquido congelado tratado.

2.17 Depósito receptor de piezas congeladas.

2.18 Válvula de cierre y obertura controlada.

2.19 Válvula con control de obertura y cierre por contrapeso mecánico que comunica el interior con el exterior, para control de la presión interior.

2.20 Compuerta de obertura y cierre secuencial controlada por un sensor de peso.

2.21 Células de carga.

2.22 Sistema de obertura y cierre.

2.23 Depósito para mezcla y reacción.

2.24 Conducto de entrada de líquido a tratar.

2.25 Conducto de salida de líquido tratado.

2.26 Bomba hidráulica que recircula el líquido.

2.27 Entrada para aportación de líquido exterior a tratar.

2.28 Intercambiador de calor.

2.29 Piscina.

2.30 Bomba hidráulica para trasvase de líquido a congelar y tratar.

2.31 Sonda para control de la temperatura.

2.32 Sensor de oxígeno.

2.33 Sensor de ozono.

2.34 Sensor de productos químicos.

2.35 Sensor de presión.

2.36 Cuadro eléctrico para control del proceso.

2.37 Filtro.

Figura 3

Esta figura representa una instalación para el tratamiento del grano de café verde. Obsérvense el reactor hermético a los gases, el recipiente con agente oxidante comprimido, el conjunto de intercambiadores de frío y de calor, y el equipo frigorífico generador de agua glicolada fría. También se visualizan el depósito medidor para control de condensados, así como el depósito dosificador de humedad, que se activará de forma controlada en la fase de aplicación de temperatura. Las tuberías de circulación entre todos los elementos permiten intercambiar el sentido del flujo del gas en el interior del reactor.

3.01 Reactor calorífugo hermético a los gases.

3.02 Tapa para la carga del producto.

3.03 Tapa para la descarga del producto.

3.04 Filtro que interfieren entre la entrada y salida de los gases, con capacidad de soportar pesos.

3.05 Válvula de seguridad.

3.06 Sonda para control de la temperatura.

3.07 Sensor de oxígeno.

3.08 Sensor de ozono.

3.09 Sensor de productos químicos.

3.10 Sensor de presión.

3.11 Válvula de obertura y cierre controlados.

3.12 Conexión a sistema de vacío.

3.13 Recipiente con agente oxidante.

3.14 Depósito de líquido para dosificación atomizada – pulverizada controlada de humedad.

3.15 Sistema de calentamiento.

3.16 Control de nivel electrónico.

3.17 Bomba hidráulica.

3.18 Válvula proporcional de obertura y cierre controlados.

3.19 Turbina hermética para recirculación de los gases.

3.20 Equipo frigorífico generador de agua glicolada helada.

3.21 Depósito acumulador de agua glicolada helada.

3.22 Intercambiador de frío.

3.23 Entrada de agua glicolada fría con caudal controlado en el intercambiador.

3.24 Salida de agua glicolada fría con caudal controlado del intercambiador.

3.25 Intercambiador de calor.

3.26 Entrada de agua caliente con caudal controlado en el intercambiador.

3.27 Salida de agua caliente con caudal controlado del intercambiador.

3.28 Intercambiador de calor para el descarche del intercambiador de frío mediante aire caliente, recirculado por un ventilador adyacente.

3.29 Ventilador para descarche del intercambiador de frío.

3.30 Salida de condensados del intercambiador.

3.31 Salida de condensados del reactor.

3.32 Depósito medidor para acumulación y control de condensados.

3.33 Entrada de aire comprimido para facilitar el vaciado del depósito.

3.34 Salida de condensados ( que pueden ser los mismos que se dosificarán con posterioridad al producto en el reactor ).

3.35 Tuberías.

3.36 Cuadro eléctrico para control del proceso.

Figura 4

Esta figura ofrece varias vistas de un dispositivo para tratar una sustancia orgánica sólida introduciendo y disolviendo directamente en ella al menos un agente oxidante durante y/o después de su fase de congelación para provocarle reacciones oxidantes. Se observan varios tipos de listones de prensado y bolsas reversibles con diferentes tipos de cintas elásticas para su sellado.

4.01 Conjunto montado de listones con la bolsa contenedora.

4.02 Listón.

4.03 Articulación de los listones.

4.04 Mecanismo de cierre por palanca.

4.05 Producto, en este caso te verde.

4.06 Bolsa.

4.07 Elemento de sujeción integrado en la bolsa.

4.08 Racor neumático de conexión rápida, integrado en la bolsa.

4.09 Racor neumático de conexión rápida, integrado en el listón.

4.10 Cinta elástica exterior/interior integrada en la bolsa para sellado hermético.

4.11 Sistema mecánico de cierre ( listones ) con cinta elástica integrada en su perfil interior.

4.12 Tubo neumático.

4.13 Válvula de 2 vías.

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Claims (1)

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