SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención pertenece al sector de aparatos y procedimientos de procesado por alta presión de sustancias conocidas como “bombeables”, en particular pero no limitadas a fluidos como bebidas, cosméticos, etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El procesado por alta presión (HPP: High Pressure Processing) es una tecnología que consigue reducir la carga microbiana sin alterar las características del producto procesado gracias a la aplicación de presiones superiores a 4.000 bar. Los equipos HPP más conocidos se basan en el procesado del producto previamente dispuesto en envases flexibles, por ejemplo, botellas. La forma clásica de procesado por altas presiones se realiza por lotes, es decir, mediante un proceso discreto y no continuo. Inicialmente, los productos dentro de su envase final flexible se cargan en contenedores (de plástico rígido) que son introducidos en una vasija de acero, que posteriormente se rellena con agua. Una vez llena la vasija, se cierra completamente y se comienza a bombear agua a alta presión a través de uno o varios intensificadores de alta presión hasta alcanzar 4.000-6.000 bar. Dicha presión se mantiene durante un tiempo que puede variar entre unos segundos y varios minutos según lo que se denomina receta.

Una nueva manera de procesar líquidos por alta presión se basa en aplicar presión al líquido en el interior de una bolsa o membrana flexible situada en el interior de la vasija de tratamiento. Las etapas de llenado y vaciado de la bolsa se llevan a cabo sin abrir la máquina, es decir, sin mover cuñas ni tapones. Un ejemplo de esta tecnología se encuentra en la solicitud PCT/ES2017/070600. El producto a tratar se introduce y retira a través de un solo tapón de producto. Este tapón dispone de un conducto de entrada para el producto y otro para un agente limpiador. El producto pasa a la bolsa o membrana flexible, que se encuentra en el interior de la cámara de alta presión o vasija, a través de una válvula de asiento metal-metal. El aire presente en la vasija se va evacuando por el tapón de aireación, que dispone de una válvula similar, pero situada en la parte superior. Una vez llena la bolsa, se cierran estas válvulas y se procede a bombear agua a alta presión a través de otros conductos al interior de la vasija. El agua de alta presión se introduce alrededor de la bolsa. Las recetas más comunes son 6000 bar durante 3 o 4 minutos (depende del producto a procesar) y mientras tanto, se limpia el conducto de producto.

Durante el procesado se pueden producir roturas de la bolsa o membrana. En referencia a la figura 1, la secuencia de funcionamiento de un equipo HPP a granel consiste en las siguientes etapas:

1. Llenado de la bolsa 6 con la sustancia bombeable, a través del conducto 33’ del tapón 5a.

2. Presurización de la vasija: se bombea agua a alta presión por los conductos 20. El agua a presión queda dentro de la vasija 4 y por el exterior de la bolsa 6.

3. Mantenimiento de la presión dentro de la vasija 4 durante un tiempo predeterminado (por el operador al seleccionar la receta).

4. Despresurización. Se descarga la presión liberando el agua del interior de la cámara hacia el exterior por unas válvulas de descarga situadas en los conductos 20.

5. Vaciado de la bolsa. Este paso se realiza a través de la misma válvula de llenado en el tapón 5a o de otra válvula que pudiera habilitarse en cualquiera de los tapones.

6. Se repiten los pasos un número determinado de veces antes de cambiar la bolsa.

La etapa de llenado puede presentar problemas para la integridad de la bolsa, ya que si no se controla bien la cantidad de litros introducidos es posible romper la bolsa por la propia presión de bombeo. Previsiblemente también se pueden producir roturas en la etapa de despresurización de la cámara. Durante esta etapa se libera de forma instantánea el agua a presión (que puede estar a 6.000 bar) de dentro de la cámara abriendo las válvulas de descarga. Para que la presión se iguale a la atmosférica, es preciso que salga tanta cantidad de agua como la que se ha introducido en la etapa de bombeo. Puesto que los líquidos tienden a moverse desde las zonas con mayor presión a las zonas con menor presión y dado que tanto el agua como la sustancia bombeable se encuentran a la misma presión, ambos fluidos tienden a salir al exterior cuando se abren las válvulas, de manera que la sustancia bombeable, en su intento por moverse hacia al exterior de la vasija, puede arrastrar la bolsa por el camino de descarga hasta que ésta se rompe. Otra de las etapas donde la bolsa puede sufrir daños por succión es en la etapa de vaciado, ya que se puede ver arrastrada hacía el camino de salida de la válvula. En la actualidad, el sistema de detección de fugas de la bolsa se basa en la aplicación de presión de aire o cualquier otro gas en la parte externa de la bolsa una vez ésta se ha vaciado (etapa 5) de manera que en caso de rotura de la bolsa la presión se detecta en la línea de salida de producto. Sin embargo, en ocasiones las perforaciones se sellan debido al pliegue de la bolsa o a la presión ejercida contra la pared de la vasija, por lo que este sistema de detección no es lo suficientemente fiable. Además, puesto que en este método se hace necesario el completo vaciado de la bolsa, si se detecta la rotura, es necesario limpiar parte del circuito de vaciado, con la consiguiente pérdida de tiempo ya que el producto ya habría sido evacuado de la vasija. En el caso de que no estuviera rota la bolsa, otro inconveniente es que el vaciado completo de la misma lleva mucho tiempo, ya que los últimos litros se evacúan a menor velocidad que los primeros, por lo que la necesidad de sacar todo el producto para la comprobación de la integridad de la bolsa alarga el tiempo de ciclo.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención es el de proporcionar un dispositivo para la detección de roturas en bolsas de aparatos de procesado por altas presiones que resuelva los inconvenientes expuestos. Para ello, la invención dispone de un dispositivo según la reivindicación 1 , provisto de medios para medir un parámetro eléctrico (resistencia, capacitancia o intensidad de corriente, preferentemente) entre el agua de presurización alrededor de la bolsa y el producto en su interior. Puesto que el exterior de la bolsa está en contacto con la vasija de tratamiento y existe una pequeña cantidad de agua entre ambas, en el caso de existir un punto de conexión entre el interior de la bolsa y el exterior, el valor del parámetro eléctrico medido entre el agua de presurización y el producto variará si hay rotura. A través de la monitorización de dicho parámetro es posible por lo tanto detectar si hay o no rotura.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:

La figura 1 muestra las etapas de procesado por HPP de sustancias bombeables en un equipo según el estado de la técnica.

La figura 2 muestra un esquema de la invención.

La figura 3 muestra detalles de la invención.

La figura 4 muestra otra variante de la invención en la que se utiliza un conector a la bolsa preexistente para introducir el electrodo en la bolsa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En referencia a las figuras 2 y 3, en una máquina de tratamiento a altas presiones provista de una vasija y dos tapones que la cierran (5a y 5b), la invención comprende un electrodo 1 alargado que se extiende parcialmente por el interior del tapón 5a en su parte proximal y más allá, en su parte distal, hasta introducirse en la bolsa de producto a procesar. En la puesta en práctica mostrada en los dibujos, el electrodo se extiende a través del tapón de llenado 5a pero podría también introducirse en la vasija a través del otro tapón. En la parte proximal, extendiéndose por dentro del tapón, un cable eléctrico 13 lo conecta con una fuente de alimentación, actuando dicho electrodo como cátodo. En el tramo que discurre por el tapón y su exterior, hasta la zona de la bolsa, el electrodo se encuentra aislado eléctricamente gracias a un aislante 2 (recubrimiento continuo o conjunto de piezas plásticas). De esta manera, el electrodo queda aislado tanto del tapón como del agua de presurización 10. En su parte media, el electrodo puede presentar un engrasamiento para asegurar el contacto mecánico con el tapón. Para mantener en posición el electrodo y asegurar dicho contacto mecánico se coloca un capuchón 7 sobre el electrodo que lo empuja haciendo que la forma de cono macho del electrodo selle contra la forma de cono hembra del tapón. La bolsa 6 donde se encuentra el producto para procesar dispone, preferible pero no necesariamente, de un conector a la bolsa 9 por el que entra el electrodo (Fig. 3). Alternativamente, el electrodo puede introducirse por el mismo conector preexistente 14 de la bolsa al tapón de llenado (Fig. 4) gracias a un conector auxiliar 9’ que se asocia al conector de la bolsa 14, preferible pero no necesariamente por medio de un acoplamiento central 15 que facilita el montaje. El tramo final del electrodo, que está dentro de la bolsa, no lleva material aislante por lo que está en contacto con el producto a procesar.

En la primera puesta en práctica, para el caso en el que el conector del electrodo 9 está separado del conector de la bolsa 14, el conjunto de conector 9 y capuchón 7 está provisto opcionalmente de una brida 12. La brida 12 mantiene todo unido para asegurar la estanqueidad del conjunto durante todas las etapas del proceso, evitando la comunicación entre el agua de presurización 10 y el producto a tratar en el interior de la bolsa, que conduciría a la contaminación del producto.

En la segunda puesta en práctica mostrada en la Fig. 4, el conector 14 de la bolsa 6 al tapón de producto 5a dispone de un conector auxiliar 9’, que se encuentra preferible pero no necesariamente en el acoplamiento central 15, para introducir la parte distal del electrodo, parte que no está recubierta como se ha dicho previamente.

Tanto la bolsa 6 como los conectores 9, 9’, 14 y el acoplamiento central 15 deben ser de un material aislante eléctricamente.

La fuente de alimentación a la que se conectan el cable 13 y el electrodo 1 (opcionalmente sólo el electrodo si éste se hiciera lo suficientemente largo) es de entre 6 y 60V, preferiblemente unos 24 V de corriente continua. Cuanta menos tensión el sistema es menos preciso, pero cuanta más tensión se pueden producir fenómenos de electrólisis en el producto que se va a procesar cuando al electrodo se le aplica una diferencia de potencial. La sección del electrodo debe ser superior a 1mm ² . Cuanta más sección de electrodo, el sistema será más preciso. El ánodo lo constituye un segundo electrodo 13’ en contacto eléctrico con el agua de presurización. En el caso más común, la máquina de presurización a alta presión es de metal, así que basta con conectar un electrodo a la parte externa de la vasija de tratamiento o incluso al tapón 5a, que están en contacto con el agua de presurización.

En el caso de que la máquina de procesado por alta presión sea del tipo descrito en la solicitud PCT/ES2017/070600, el equipo dispone de un solo conducto de llenado y vaciado de producto y una sola válvula cuyo asiento macho y hembra son de metal. En el asiento macho 8 de dicha válvula se dispone pues una membrana plástica 3 en la zona distal, la más próxima a la bolsa 6; membrana conectada a través de un vástago que sea de un material aislante para que no haya contacto eléctrico. El conector hembra de la bolsa 14 sin embargo es de plástico, por lo que ya es aislante eléctrico. Por lo tanto, cuando el asiento macho 8 se cierra, desplaza en su movimiento a la membrana 3, ya que es solidario a ella, y se aísla eléctricamente la bolsa 6 de la válvula macho 8 y por tanto del agua de presurización 10. Dado que durante la presurización disminuye el volumen de la sustancia bombeable que se encuentra entre la membrana 3 y la válvula de llenado/vaciado 8, es necesario disponer de un sistema que permita pasar sustancia bombeable desde el interior de la bolsa 6 para que las presiones a uno y otro lado de la membrana 3 se igualen y no se produzca el colapso de las piezas 11 o 14 e incluso de la propia membrana 3. Esta función la realiza un antirretorno 5, que puede ser una bola plástica con retorno muelle o una membrana. El antirretorno 5 debe ser siempre de un material aislante de la electricidad. La membrana, en combinación con el antirretorno, evitan la generación de una corriente a través de la válvula de llenado y mantienen el circuito eléctrico abierto. Así como es necesario que el electrodo esté aislado, también hay que aislar la válvula de llenado mediante la membrana y el antirretorno.

El parámetro eléctrico se puede monitorizar durante todo el ciclo de presurización, aunque lo más habitual será monitorizarlo una vez que se ha hecho el ciclo de presión y se ha llevado al producto de presurización a presión atmosférica y previamente al vaciado de la bolsa. Para ello se aplica un voltaje al electrodo 1. En el caso de que la bolsa estuviera rota y dado que tanto la vasija como el tapón son de metal (conductor eléctrico), una corriente eléctrica pasaría por el circuito, desde el interior de la bolsa hacia su exterior y a través del agua de presurización hacia la vasija /tapones hasta cerrar el circuito, produciéndose una corriente cuya intensidad puede ser medida. Si la bolsa mantiene su integridad, el circuito eléctrico permanece abierto ya que esta es de material aislante, por lo que aunque se aplique un voltaje al electrodo del tapón, al no cerrarse el circuito, no circulará una corriente. De la misma manera, se puede medir, en lugar de la intensidad, la capacitancia o resistencia de dicho circuito. El dispositivo de la invención es capaz de detectar pequeños fallos en la integridad de la bolsa de tratamiento mientras ésta se encuentra llena, lo que permite evitar la contaminación del tanque y la línea de producto tratado en caso de detección positiva. El procedimiento es rápido y no penaliza el tiempo de ciclo como el del estado de la técnica. Evita además los falsos positivos o negativos. Por último, es compatible con los sistemas existentes, soporta las limitaciones de la alta presión y es sencillo de manipular e instalar por el operario de producción durante el cambio de bolsa.

A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin exceder el objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.