BR102012032307A2

BR102012032307A2 - Formulação para rebolo de óxido de alumínio branco de brunimento de cereais e processo de obtenção de rebolo de óxido de alumínio branco

Info

Publication number: BR102012032307A2
Application number: BRBR102012032307-9A
Authority: BR
Inventors: Danilo Gabriel Pereira Marotti; Fabio Martinho Cezar De Freitas
Original assignee: Saint Gobain Do Brasil Produtos Ind E Para Construcao Ltda
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-09-09
Also published as: UY35184A; AR094047A1; WO2014094089A1

Abstract

FORMULAÇÃO PARA REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO DE BRUNIMENTO DE CEREAIS E PROCESSO DE OBTENÇAO DE REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO A presente invenção refere se, em sua generalidade, à composição voltada à obtenção de um rebolo de óxido de alumínio branco, utilizado para bruninento de cereais, particularmente arroz, assim como processo de obtenção de tal rebolo.

Description

FORMULAÇÃO PARA REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO DE BRUNIMENTO DE CEREAIS E PROCESSO DE OBTENÇÃO DE REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO

A presente invenção refere-se, em sua generalidade, à composição voltada à obtenção de um rebolo de óxido de alumínio branco, utilizado para brunimento de cereais, particularmente arroz, assim como processo de obtenção de tal rebolo.

0 rebolo da invenção é um rebolo vitrificado de óxido de alumínio branco de alta durabilidade particularmente utilizado no brunimento de arroz, resultado da formulação da liga vitrificada e do processo de preparação do dito rebolo.

Antecedentes da invenção Ao longo do texto que segue menciona-se unicamente

arroz, apenas por facilidade de exposição, mas não se exclui da invenção qualquer outro cereal.

Ferramentas abrasivas, particularmente os rebolos, têm significativa aplicabilidade comercial para operações tais 20 como corte, desbaste, retificação, afiação e brunimento ou polimento de materiais industriais ou alimentos. Esses rebolos, tipicamente em formato de cilindro achatado, compreendem grãos abrasivos unidos por um componente ligante. 0 rebolo é geralmente montado em um eixo, que 2 5 permite girar a face abrasiva em contato com a peça ou material a desbastar. ' 0 beneficiamento do arroz tradicional resume-se na retirada do farelo para a obtenção do arroz branco para o consumo e compreende as seguintes etapas:

a) Limpeza.

b) Descascamento.

c) Separação pela câmara de palha e de marinheira.

d) Brunimento ou brunição (separação do arroz integral em farelo e arroz branco) e homogeneização.

e) Classificação.

f) Embalagem e expedição.

No processo de brunimento, o arroz integral 5 descascado, contendo o farelo, é lixado por brunidores, máquinas compostas por rebolos abrasivos que retiram o farelo de arroz e separam o arroz branco. Após essa etapa, duas variáveis podem ser medidas: quantidade de grãos quebrados e brancura do arroz. Os rebolos abrasivos têm 10 influência direta nestas variáveis.

São conhecidos, seja na área comercial seja na literatura técnica, equipamentos variados voltados à retirada de camada ou camadas superficiais dos grãos de arroz, sem danificá-los de forma substancial, incluindo na 15 operação de brunimento. Há equipamentos em que os grãos são atritados uns contra os outros. Há equipamentos dotados de um ou dois cilindros revestidos de borracha, seja atritando os grãos entre um cilindro e um anteparo, seja atritando os grãos entre dois cilindros. Há equipamentos semelhantes ao 20 anterior, com um ou dois rebolos de material abrasivo, e tal material abrasivo pode ser de durezas variadas (diamante, nitreto cúbico de boro, óxido de alumínio, carbeto de silício, óxido de alumínio zirconado, etc.) aglutinadas por ligas resinóides ou ligas vitrifiçadas.

2 5 Comercialmente é conhecida, na operação de brunimento

de arroz, o uso de rebolos de carbeto de silício (carborundum) ou de óxido de alumínio, de alta dureza, ligados com liga vitrificada.

A manufatura de rebolos com liga vitrificada é conhecida do técnico no assunto. Essencialmente, um rebolo contendo grãos abrasivos, por exemplo, óxido de alumínio, é aglutinado por um material vítreo formado ou fundido durante a etapa de queima da manufatura do rebolo. Outros materiais, por exemplo, lubrificantes sólidos, são às vezes também incluídos no curso do processo de manufatura. No processo típico de fazer rebolos com liga vitrificada são misturados até se obter uma massa uniforme o grão abrasivo, o material ligante, por exemplo, frita ou outro material vitrificável, o ligante temporário, e outros materiais opcionais como lubrificantes ou indutores de poros. Essa mistura é então colocada em um molde do tamanho e forma desejados para o rebolo. A mistura no molde é prensada para compactar em uma forma temporária auto-portável mantida assim por um ligante temporário, por exemplo, resina fenólica, colágeno de origem animal, dextrina, polietileno glicol, ácido esteárico, álcool polivinílico, ácido poliacrí Iico, etc. e então levada a um forno para ser aquecida sob um ciclo específico de tempo e temperatura para queimar e retirar qualquer ligante temporário e indutor de poros, e para vitrificar o material ligante. 0 ciclo de aquecimento tem grande dependência da composição do rebolo, ou seja, do material abrasivo e da composição da liga vitrificante. Os ingredientes permanentes ficam contidos no rebolo obtido, enquanto que os ingredientes temporários são eliminados na etapa de queima e portanto não aparecem no produto final. Tais materiais temporários frequentemente também tem grande efeito na estrutura, propriedades e desempenho do rebolo.

Exemplos comuns de composições de liga vitrificante incluem, por exemplo, argila, quartzo, caolim, feldspato, bórax e óxidos metálicos variados, que formam uma estrutura monolítica de grande rigidez após a etapa de queima em temperaturas da ordem de 800 - 1400°C.

Descrição resumida da invenção

Foi constatado, de forma surpreendente, que se pode obter melhor desempenho no brunimento de arroz com rebolos de óxido de alumínio branco, em relação a outros rebolos utilizados para a mesma finalidade, por meio de uma formulação específica de liga vitrificante, associada a seu processo de queima em temperaturas mais baixas que as tipicamente utilizadas.

0 melhor desempenho reflete-se na manutenção inalterada da brancura do arroz, durabilidade maior no uso do rebolo e menor índice de quebra dos grãos após brunimento.

Descrição detalhada da invenção

Os detalhes da invenção são como segue:

1. GRÃOS DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO Características:

de forma particular, sem excluir qualquer outra, o tamanho do grão varia entre 2,00 a 0, 045 mm (tamanhos associados a malhas de tamizagem)

- de forma particular, sem excluir qualquer outra, grãos entre 0,840 e 0,420 mm são utilizados como um tamanho médio único ou em proporções em peso entre 1:3 e 3:1, combinando dois tamanhos médios distintos.

de forma particular, sem excluir qualquer outra, proporções em peso próximas a 1:1 são adequadas entre as quantidades de dois tamanhos médios distintos de grãos entre 0,840 e 0,420 mm quando o quociente entre as duas 2 5 malhas (malha maior: malha menor) varia entre aproximadamente 1,2 e 1,5.

de forma particular, sem excluir qualquer outra, proporções em peso entre aproximadamente 8:1 e 10:1 são adequadas entre as quantidades de dois tamanhos médios de grãos distintos entre 1,41 e 0,150 mm, quando o quociente (malha maior:malha menor) varia de 4:1 a 6:1.

de forma particular, sem excluir qualquer outra, a distribuição granulométrica dos grãos utilizados é tal que ao menos 60% em peso passem pela malha que se utiliza, e que menos de 10% fiquem nela retidos.

de formar particular, sem excluir qualquer outra, o formato dos grãos apresenta mais quinas vivas do que 5 arredondadas. O formato dos grãos abrasivos é regulado pelo seu LPD (Loose Pack Density) , o qual dependendo da granulometria e formato pode variar de 1,45 a 2,00 g/cm3. Sendo assim, grãos com mais quinas vivas possuem LPD entre 1,45 e 1,850 g/cm3 enquanto os grãos de quinas mais 10 arredondadas possuem LPD de 1,855 a 2,00 g/cm3.

2. LIGA VITRIFICANTE - composição com porcentagens preferenciais:

a - Argila mineral conforme norma ISO 14688, 10-16% em peso, por exemplo caolinita, esmectita, montmorilonita ou ilita;

b. feldspato , 7-13% em peso, particularmente escolhido entre ortoclasio, microclínio, sanidina, anortoclasio e albita, mais particularmente escolhido entre os mais ricos em potássio, de dureza entre 6-6,5 Mohs.

c. Óxido de boro, de fórmula geral B2O3.nH20, n variando de 0 a 10, mais preferencialmente de 3 a 5, de 20 a 30 % em peso, particularmente selecionado do grupo dos derivados de ácido ortobórico, ácido metabórico, ácido bórico hidratado e borohidrato disódico.

d. Inosilicato de litio e alumínio, de 30 a 38% em peso, por exemplo um mineral piroxeno do tipo espodumênio, particularmente selecionado entre kunzita, hidenita e trifana.

e. silicatO/ entre 8 e 13 % em peso, por exemplo silicato de metais alcalinos e alcalinos terrosos como sódio,

potássio, lítio, cálcio.

f. quartzo, de 7 a 12% em peso - por exemplo flint ou chert, por exemplo Firestone, Hornstone ou Silex. g- Ingredientes temporários - por exemplo mistura a base de água e amido de milho ou dextrina, polímeros alifáticos com funcionalidades químicas como grupos orgânicos tais como derivados de radicais carbonila, éteres, alcóxidos, hidroxilações e derivados nitrogenados.

3. INGREDIENTES TEMPORÁRIOS

Os ingredientes temporários, utilizados para obter um rebolo verde (que tem consistência suficiente para ser manuseado após a prensagem até o forno para a queima), são 10 aqueles conhecidos do técnico no assunto, não sendo objeto específico da invenção. São adequados resinas fenólicas, aditivos aquosos, ou quaisquer outros adequados à função como descritos anteriormente.

A porcentagem típica de ingredientes temporários, sem excluir qualquer outra, é de 2 a 10%, em peso do total da mistura de grãos com liga vitrificante.

4. PROPORÇÕES

Sem excluir qualquer outra proporção, de forma particular utiliza-se a proporção entre peso de grão e peso 20 de liga vitrificante antes da queima entre entre 5 e 6, sendo o conteúdo da mistura grão:liga vitrificante de 65- 95% de óxido de alumínio branco, mais particularmente 80- 88%, e 5-35% de liga vitrificante, mais particularmente de 12-20%, porcentagens em peso.

5. PROCESSO

O processo da invenção compreende as seguintes etapas:

a. Mistura dos componentes da liga vitrificante com o abrasivo, e ingredientes temporários;

b. obtenção de rebolo verde, após colocação no molde e prensagem até obter boa estrutura verde;

c. secagem: de 60 a 100 0C em estufa com ventilação e atmosfera controlada

d. queima: 800-1400°C em forno industrial comum, particularmente 900-1100 °C.

e . resfriamento natural até temperatura ambiente.

É menos recomendada a utilização de fritas com os componentes da liga vitrificante, para uso na preparação do rebolo verde.

EXEMPLO

Será dado a seguir um exemplo de realização da invenção, que não limita de qualquer forma que seja qualquer outra realização contida nas reivindicações anexas.

A. Ingredientes do rebolo

9 kg de grão óxido de alumínio branco (mistura 1:1 de mistura de tamanhos médios 0,707 e 0,500 mm) obtido da Saint-Gobain Abrasivos, Lorena, SP, Brasil, foram misturados em um misturador com 1,7 kg de uma liga vitrificante contendo (% em peso):

- argila 13%

- feldspato potássico 10%

- B2O3. 5H20 24%

- Espodumênio 34%

- Silicato de sódio 10%

- quartzo flint 9%

Mistura de 37 0 gramas de água e dextrina são incluídas na composição para prover uma mistura em pó molhada, uniformemente concentrada.

A mistura é colocada em um molde e prensada para se obter um rebolo verde. 0 rebolo é aquecido em um forno estacionário a 900 graus celsius por 120 horas. O rebolo vitrificado é finalmente submetido a processo de acabamento.

B. Teste de uso

Oito rebolos produzidos com a formulação e o processo acima descritos, de dimensões finais 350x94x270 mm (diâmetro externo x largura x diâmetro interno), foram utilizados em um equipamento de brunimento de arroz. Seu desempenho foi comparado ao de rebolos de carbeto de silício de mesmas dimensões, mantidas as demais circunstâncias operacionais.

A durabilidade dos rebolos produzidos com grão óxido de alumínio branco de acordo com a invenção foi aproximadamente 300% superior aos rebolos de mesmas dimensões produzidos com carbeto de silício chegando a 10 durar na máquina por cerca de 6500 horas. A brancura do arroz se manteve inalterada e índice de quebra dos grãos após brunimento foi em média 20% inferior ao obtido com rebolos de carbeto de silício.

0 homem da técnica saberá prontamente avaliar as 15 vantagens da invenção, por meio dos ensinamentos contidos no texto e no exemplo apresentado, assim como saberá propor variações e alternativas equivalentes de realização não expressamente incluídas neste texto, sem, no entanto, fugir ao escopo da invenção, conforme definido nas reivindicações 20 anexas.

Claims

1.FORMULAÇÃO PARA REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO DE BRUNIMENTO DE CEREAIS caracterizada por compreender, em peso, entre 65 e 95% de mistura de grãos de óxido de alumínio branco com liga vitrificante, dita liga vitrificante compreendendo entre 10 e 16% de argila mineral, entre 7 e 13% de feldspato, entre 20 e 30% de óxido de boro, entre 30 e 38% de inosilicato de lítio e alumínio, entre 8 e 13% de silicato, entre 7 e 12% de quartzo.

2.FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato do cereal ser arroz.

3.FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por compreender ainda entre 2 e 10% em peso de ingredientes temporários, em relação ao peso total da mistura de grãos de óxido de alumínio branco com resina vitrificante, ditos ingredientes temporários particularmente selecionados entre resina fenólica, colágeno de origem animal, dextrina, polietileno glicol, ácido esteárico, álcool polivinílico, ácido poliacrílico e aditivos aquosos.

4.FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a porcentagem em peso de grãos de óxido de alumínio branco em relação à liga vitrificante varia entre 80 e 88%.

5.FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a proporção em peso de grãos de óxido de alumínio branco e resina vitrificante varia entre 5 e 6.

6. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o tamanho médio dos grãos de óxido de alumínio branco varia entre malhas 0,045 e 2,00 mm.

7. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que grãos entre 0,840 e 0,420 mm são utilizados como iam tamanho único ou em proporções em peso entre 1:3 e 3:1, combinando dois tamanhos distintos.

8. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de se utilizar proporções 1:1 em peso entre quantidades de dois tamanhos médios distintos de grãos entre 0,840 e 0,420 mm quando o quociente entre as duas malhas (malha maior: malha menor) varia entre aproximadamente 1,2 e 1,5.

9. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de se utilizar proporções em peso entre 8:1 e 10:1 entre as quantidades de dois tamanhos médios de grãos distintos entre 1,41 e 0,150 mm, quando o quociente (malha maior:malha menor) varia de 4:1 a 6:1.

10. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os grãos de óxido de alumínio branco possuem LPD entre 1,855 e 2,00 g/cm3.

11. FORMULAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, em relação à liga vitrificante, se utiliza um ou mais dos seguintes parâmetros: a argila mineral é conforme norma ISO 14 688, particularmente selecionado entre caolinita, esmectita, montmorilonita e ilita; o feldspato é particularmente selecionado entre ortoclasio, microclínio, sanidina, anortoclasio e albita, mais particularmente escolhido entre os mais ricos em potássio, de dureza entre 6-6,5 Mohs; -o óxido de boro tem fórmula geral B2O3. nH20, n variando de 0 a 10, preferencialmente de 3 a 5, particularmente selecionado do grupo dos derivados de ácido ortobórico, ácido metabórico, ácido bórico hidratado e borohidrato disódico; - o inosilicato de IItio e alumínio é particularmente selecionado entre kunzita, hidenita e trifana; - o silicato é selecionado dentre silicatos de metais alcalinos e alcalinos terrosos como sódio, potássio, lítio, cálcio; - o quartzo é particularmente do tipo flint ou chert, selecionado dentre Firestone, Hornstone ou Silex.

12. PROCESSO DE OBTENÇÃO DE REBOLO DE ÓXIDO DE ALUMÍNIO BRANCO caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas: - mistura dos componentes da liga vitrificante com grãos de óxido de alumínio branco, de acordo com uma das reivindicações 1, 4 a 11, e ingredientes temporários, de acordo com a reivindicação 3; b. obtenção de rebolo verde, após colocação no molde e prensagem até obter estrutura verde; c. secagem: entre 60 e 100 0C em estufa com ventilação e atmosfera controlada; d. queima: 800-1400°C; e . resfriamento até temperatura ambiente.

13. PROCESSO de acordo com a reivindicação 12 caracterizado pelo fato de se utilizar um ou mais dos seguintes parâmetros: - secagem do rebolo verde em estufa com ventilação e atmosfera controlada; - queima entre 900 e IlOO0C em forno industrial comum; - resfriamento natural até temperatura ambiente.