BRPI0601166B1 - equipamento para inativação de grãos. - Google Patents

Abstract

"processo e equipamento para inativação de grãos". trata-se o objeto da presente patente de um corpo basicamente cilíndrico, vertical, onde o deslocamento dos grãos dá-se por gravidade. é constituído por uma antecâmara(01), por onde entram os grãos que são pré-aquecidos em contato com uma pluralidade de tubos(02), paralelos, aquecidos por vapor. na parte inferior da antecâmara(01) há uma válvula rotativa de entrada(11), por onde passam os grãos para a câmara de aquecimento(18). - no interior da câmara de aquecimento(18) há diversas calhas diametrais(14), dispostas desencontradamente, de paredes em 'v' invertido, por onde á injetado vapor, câmara de aquecimento(18) que tem em sua parte inferior uma válvula múltipla rotativa da base(19) sobre o cilindro dos pratos aquecidos(21) por vapor, onde há pratos aquecidos superior(22), segundo(27) e terceiro(28), sobre os quais giram pás giratórias(25) que fazem cair os grãos por uma abertura(26) e bica de descarga(32) nos superiores e segundo em cada prato, e abaixo do terceiro há uma válvula rotativa inferior(31).

Description

EQUIPAMENTO PARA INATIVAÇÃO DE GRÃOS CAMPO DA INVENÇÃO [01] Refere-se a presente invenção a um equipamento para inativa-çio de grãos. Mais especificamente compreende um equipamento que promove a inativaçâo dos compostos protéieos prejudiciais, como a antí-tropsina, a fito-hemaglutinina, o ácido fítico e as enzimas uréase dos grãos l,in natura", com controle da temperatura e do tempo de exposição ao calor, baixo consumo de energia e eliminação da necessidade de adição de água diretamente na massa de grãos, promovendo o deslocamento por gravidade da massa de grãos que sofre um pré-aquecimento, seguido do condicionamento mediante contato direto com vapor saturado e a secagem que combina aquecimento com e-xaustão de vapores.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [02] Diversos grãos utilizados em alimentação humana e animal necessitam tratamento prévio para poderem ser consumidos, como no caso dos feijões e soja, que no estado In natura" são tóxicos, possuindo compostos protéicos prejudiciais, como a anti-tropsina, a fito-hemaglutínina, o ácido fítico e as enzimas uréase. [03] No caso de grãos que são utilizados crus, para a produção de ração animal, é necessária a prévia desativação dos compostos prejudiciais, que normalmente é feita através de aquecimento a temperatura e tempo determinados ou, em um segundo modo, após a extração do óleo, a torta ser tostada, processo com custo aproximado de US$ 12,00 por tonelada de soja processada. [04] Um terceiro modo de desativação compreende o aquecimento do corpo do processador por meio de resistência, de forma a aquecer o grão. [05] Nestes processos convencionais, o custo de processamento é alto. Ainda, o tempo de exposição do grão ao calor, entre trinta minutos à uma hora, provoca a perda de seu valor protéico. [06] O processo de aquecimento é também utilizado para a esterilização de grãos, bem como para a eliminação, principalmente de fungos e toxinas, nocivos à alimentação humana e animal. [07] O documento W08706800 trata de um método para remover o inibidor de tripsina/urease sem destruir proteína com valor nutricional de alimentos à base de soja, através da aplicação de calor, compreendendo as etapas de moer o alimento à base de soja; adicionar á-gua; adicionar vapor ao alimento, a fim de atingir teor de umidade de 20 a 30% em peso e temperatura de 100 a 110°C; manter o alimento à temperatura de 95 a 105°C durante 10 a 30 minutos; adicionar vapor para elevar a temperatura do alimento a 100-110°C; e peletizar o alimento. [08] O documento US6551644 apresenta um equipamento para processamento térmico de produtos diversos dotado de um corpo cilíndrico, vertical e com o deslocamento por gravidade dos produtos a serem esterilizados. [09] O documento US5523Q53 descreve um processo de esterilização de alimentos, tais como temperos, ervas ou produtos elaborados com tais ingredientes em que o equipamento para o tratamento térmico compreende várias câmaras, montadas verticalmente, a fim de transferir os produtos de uma câmara à outra por gravidade. [010] A exposição do grão ainda com alta umidade a um prolongado tempo em contato com o ar aquecido acelera sua deterioração. O emprego de altas temperaturas pode comprometer as características físicas, químicas e biológicas, ocasionando o escurecí mento do óleo, desnaturação protéica ou a gelatinizaçâo do amido. Por sua vez, o emprego de baixas temperaturas ou o insuficiente tempo de aplicação de calor nâo provocam a inativação dos compostos, mantendo uma atividade residual prejudicial à qualidade do grão. [011] Dessa forma, é objeto da presente invenção um equipamento que promove a inativação dos compostos protéicos prejudiciais, como a anti-tropsina, a fito-hemaglutinina, o ácido fitico e as enzimas uréa-se, com perfeito controle sobre a temperatura e tempo de exposição e baixo consumo de energia.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [012] A figura 01 apresenta a vista em perspectiva representando os circuitos de reaproveitamento do vapor e condensado das câmaras dos pratos aquecidos. [013] A figura 2 apresenta a vista em perspectiva da estrutura. [014] A figura 3 apresenta a vista em perspectiva com corte da carca- ça [015] A figura 4 apresenta a vista lateral em corte da carcaça. [016] A figura 5 apresenta a vista em perspectiva da antecãmara. [017] A figura 6 apresenta a vista em perspectiva com corte parcial da antecãmara. [018] A figura 07 apresenta a vísta em perspectiva da primeira válvula sem a tampa. [019] A figura 08 apresenta a vista em perspectiva em corte da câmara de aquecimento direto a vapor. [020] A figura 09 apresenta a vista em perspectiva das calhas e válvulas da base, [021] A figura 10 apresenta a vista lateral das calhas e válvulas da base. [022] A figura 11 apresenta a vista em corte das calhas e válvulas da base, [023] A figura 12 apresenta a vista lateral do corpo dos pratos aquecidos, [024] A figura 13 apresenta a vista em perspectiva do corpo dos pratos aquecidos. [025] A figura 14 apresenta a vista lateral em corte do corpo dos pratos aquecidos, válvula inferior e acionamento do eíxo das pás giratórias. [026] A figura 15 apresenta a vista superior do corpo e prato aquecidos, [027] Afigura 16 apresenta a vista em perspectiva do prato aquecido, [028] A figura 17 apresenta a vista em perspectiva da bica de descarga do prato aquecido, [029] A figura 18 apresenta a vista em perspectiva da válvula rotativa de descarga inferior.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [030] O equipamento para inativação de grãos, objeto da presente invenção, compreende um corpo cilíndrico vertical onde os grãos caem por gravidade e durante todo o deslocamento, sendo mantidos em contato direto com vapor saturado para umidificação e aquecimento dos grãos, [031] O grão é abastecido pela parte superior de uma antecâmara {01} provida de pelo menos uma tampa transparente de inspeção (03) que permite visualizar o nível de grãos no interior da dita antecâmara (01), [032] Na base da antecâmara (01) é disposta uma base tronco-cônica invertida com região interna dotada de uma pluralidade de tubos (02) paralelos trespassados entre si em duas seções e aquecidos a vapor, água quente ou ambos, conforme apresentado nas figuras 5 e 6, em dita antecâmara (01) onde os grãos são aquecidos com calor indireto. [033] O aquecimento dos tubos (02) da antecâmara (01) pode ser e-fetívado por vapor gerado diretamente pela caldeira, não representada por ser fonte de energia externa, pelos vapores das câmaras de pré-secagem (04), conduzidos pela canalização do vapor da pré-secagem (06) acrescido pelo aproveitamento de vapor do ejetor de vapor (09) que aspira estes vapores. [034] Na porção inferior da antecâmara (01) é disposta uma válvula rotativa de entrada (11) acionada por um motor controlado (12) que regula o tempo e o volume de grão a ser liberado para o cilindro de aquecimento (13), [035] A válvula rotativa de entrada (11) adicionalmente retém a pressão quando a pressão na câmara de aquecimento (18) for diferente da pressão atmosférica. Esta pressão de operação poderá ser atmosférica ou maior que a atmosférica. [036] Os grãos que escoam pela válvula rotativa de entrada (11) sâo direcionados para o interior do cilindro de aquecimento (13) onde são previstas caibas diametrais em forma de “V" invertido (14) dispostas desencontradas e em ângulos e níveis diferentes onde os grãos entram em contato direto com vapor saturado para condicionamento dos grãos, dado o fato do vapor ficar confinado no vão em “V” invertido (14), se mistura com o grão em descida na câmara de aquecimento (18), aquecendo e umidificando de forma homogênea toda a massa, atingindo uma temperatura aproximada de 103°C e umidade em torno de 19%. [037] A massa de grãos fica armazenada na câmara de aquecimento (18) disposta na base do cilindro de aquecimento (13), em dita câmara (18) onde é disposta uma chapa perfurada (15) para a saída do vapor injetado pelas entradas de vapor (16) para aquecer as calhas diametrais (14), [038] A chapa perfurada (15) apresenta orifícios menores que o grão, impedindo que este penetre no vão sob as calhas diametrais (14). [039] Na base da câmara de aquecimento (18) sáo dispostas calhas em rampa (17) que conduzem os grãos para a válvula múltipla rotativa (19) acionada por um motor controlado (20), dita válvula (19) que regula a quantidade de saída de grãos e consequentemente o nível, da câmara de aquecimento (18) e, ao mesmo tempo, retém a pressão no interior da câmara de aquecimento (18), se necessário, [040] Após passarem pela válvula múltipla rotativa (19), os grãos passam para o cilindro de pratos aquecidos (21). [041] O cilindro de pratos aquecidos (21) apresenta um prato aquecido superior (22) constituído de dois discos metálicos (23) afastados entre si em cujo vão (24) é introduzido vapor através de uma tubulação específica (29) que aquece o prato (22) que, por sua vez, aquece o grão por contato direto até atingir a temperatura necessária para a inativação, [042] Os discos metálicos (23) apresentam uma abertura (26) por onde escoa os grãos para um segundo prato aquecido (27) mediante ação de uma pá giratória (25) que gira segundo um eixo vertical (38) acionado por um motor (39) e que arrasta e mistura os grãos nas câmaras de pré-secagem (04) conformadas entre os pratos aquecidos, de forma que todos os grãos têm contato com o prato aquecido, atingindo uma temperatura entre 100 a 103°C e umidade em torno de 19%, no caso da soja, com a finalidade de pré-secagem, combinando aquecimento com exaustão de vapores, podendo haver pressão negativa, [043] A abertura (26) apresenta uma bica de descarga (32) que direciona os grãos para o prato aquecido imediatamente inferior, [044] As aberturas (26) existentes no pratos aquecidos superior (22), no segundo prato aquecido (27) e no último prato aquecido (28) são desalinhadas verticalmente, [045] O número de pratos aquecidos pode ser variável, [046] As bicas de descarga (32) acopladas nas aberturas (26) de cada prato aquecido apresentam uma parede paralelepipédíca (33) que encaixa e se fixa na abertura (26), em cujo prolongamento inferior é acoplada uma caixa trapezoidal (34) provida de uma tampa basculan-te inferior (35). [047] A vazão do grão de uma câmara de pré-secagem (04) para a outra câmara de pré-secagem (04) e a saída do grão do equipamento é regulada, por uma válvula rotativa inferior (31) acionada por um motor controlado (30), dita válvula rotativa inferior (31) que mantém em determinado nível a massa de grãos na câmara de pré-secagem (04) do último prato pré-aqueoido ao prover o controle de saída do grão pela abertura (26) deste último prato aquecido (28), Nesta situação, quando o nível de grão toca o fundo da caixa trapezoidal (34), a válvula rotativa inferior (31) fecha a tampa basculante inferior (35) e impede a passagem de grão da câmara de pré-secagem (04) imediatamente superior, conforme apresentado na figura 14. [048] Para regular a altura da massa de grão nas câmaras dos pratos aquecidos superiores é deslizada a caixa trapezoidal (34) sobre a projeção da parede paralelepipédíca (33) fixada por parafuso e porca (36) que deslizam nos rasgos laterais (37). [049] A válvula rotativa inferior de saída (31), acionada pelo motor controlado (30), regula o fluxo de saída do grão e, consequentemente, o tempo de permanência nas câmaras de pré-secagem (04), além de manter o vácuo na câmara de pré-secagem (04), [050] A massa de grãos desativada pode ser liberada para um sistema de resfriamento agregado ao próprio equipamento através da instalação de uma câmara específica para tal finalidade, ou em um sistema independente, [051] Opcíonalmente o calor dos vapores retirados na câmara de pré-secagem (04) pode ser recuperado e reaproveitado para pré aquecer a massa de grãos na antecâmara (01), mediante tubulação (6) que direciona dito vapor para o ejetor de vapor (9). [052] O vapor proveniente das câmaras de pré-secagem (04), após passar pelos tubos (02), é canalizado ao condensador (08), cuja função é condensar o restante do vapor que porventura não tenha condensado na troca térmica ocorrida nos tubos (02) da antecâmara (01). [053] É prevista uma canalização de água (10) que recolhe a água condensada do condensador (8) e uma tubulação que recolhe vapor e água condensada dos pratos aquecidos superior (22), segundo (2?) e último prato aquecido (28). [054] O calor retirado pelo condensador (não representado) pode ser utilizado para pré-aquecer o ar de queima da caldeira ou para ser utilizado em uma câmara de secagem suplementar, se necessário. REIVINDICAÇÕES:

Claims (8)

1. EQUIPAMENTO PARA IN ATIVAÇÃO DE GRÃOS que compreende um corpo cilíndrico vertical onde os grãos caem por gravidade, caracterizado por apresentar: a) uma antecâmara (01) dotada de uma base tronco-cônica invertida com região interna dotada de uma pluralidade de tubos (02) paralelos trespassados entre si em duas seções e aquecidos, com porção inferior dotada de uma válvula rotativa de entrada (11) acionada por um motor controlado (12); b) um cilindro de aquecimento (13) que recebe os grãos liberados pela válvula rotativa de entrada (11), dito cilindro de aquecimento (13) dotado de calhas diametrais em forma de "V" invertido (14) dispostas desencontradas e em ângulos e níveis diferentes, apresentando na base uma câmara de aquecimento (18) onde ê disposta uma chapa perfurada (15) para a saída do vapor injetado pelas entradas de vapor (16) para aquecimento das calhas diametrais (14) e calhas em rampa (17) que conduzem os grãos para a válvula múltipla rotativa (19) acionada por um motor controlado (20): c) um cilindro de pratos aquecidos (21) que recebe os grãos liberados pela válvula múltipla rotativa (19),. dito cilindro de pratos aquecidos (21) que apresenta um prato aquecido superior (22) constituído de dois discos metálicos (23) afastados entre si em cujo vão (24) é introduzido vapor através de uma tubulação específica {29} para aquecimento do prato superior (22), tendo o disco (23) uma abertura (26) para escoamento dos grãos para um segundo prato aquecido (27) mediante ação de uma pá giratória (25) que gira segundo um eixo vertical (38) acionado por um motor (39) e que arrasta e mistura os grãos nas câmaras de pré-secagem (04) conformadas entre os pratos aquecidos; d) uma válvula rotativa inferior (31) acionada por um motor controlado (30) que mantém em determinado nívet a massa de grãos na câmara de pré-secagem (04) do último prato pré-aquecído (28),

2. EQUIPAMENTO PARA ΙΝΑΤΙVAÇÂO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela antecâmara (01) apresentar pelo menos uma tampa transparente de inspeção (03),

3. EQUIPAMENTO PARA INATIVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do aquecimento dos tubos (02) da antecâmara (01) ser realizado por vapor gerado diretamente pela caldeira, pelos vapores das câmaras de pré-secagem (04), conduzidos pela canalização do vapor da pré-secagem (06) acrescido pelo aproveitamento de vapor do ejetor de vapor (09) que aspira estes vapores.

4. EQUIPAMENTO PARA INATIVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da abertura (26) prevista no disco (23) apresentar uma bica de descarga (32),

5. EQUIPAMENTO PARA INATIVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato das aberturas (26) nos pratos aquecidos superior (22), no segundo prato aquecido (27) e no último prato aquecido (28) serem desalinhadas verticalmente.

6. EQUIPAMENTO PARA INATIVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato da bica de descarga (32) apresentar uma parede paralelepipédica (33) que encaixa e se fixa na abertura (26), em cujo prolongamento inferior é aco- piada uma caixa trapezoidal (34) provida de uma tampa basculan-te inferior (35).

7, EQUIPAMENTO PARA IN ATIVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de apresentar uma tubulação (6) que direciona o calor da câmara de pré-secagem (04) para a antecâmara (01).

8, EQUIPAMENTO PARA ΙΝΑΤΙVAÇÃO DE GRÃOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar uma canalização de água (10) que recolhe a água condensada do conden-sador (não representado).