BR102017001149A2 - Mixing and packing unit modular and mobile for granular or powder products, and method of mixing and packaging for granular or powder products in a unit - Google Patents

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Abstract

a presente invenção se refere a uma unidade de mistura e empacotamento modular e móvel para produtos granulares ou em pó compreendendo uma estrutura de suporte (1) que possui dimensões adequadas para ser introduzida em um contêiner marítimo padrão e que aloja internamente uma recepção e módulo de pesagem manual (2), um módulo de carregamento de material (3), um módulo de mistura (4) e um módulo de empacotamento (5).

Description

UNIDADE DE MISTURA E EMPACOTAMENTO MODULAR E MÓVEL PARA PRODUTOS GRANULARES OU EM PÓ, E MÉTODO DE MISTURA E EMPACOTAMENTO PARA PRODUTOS GRANULARES OU EM PÓ EM UMA UNIDADE
CAMPO TÉCNICO
[001] O objeto da presente invenção é um método e uma unidade modular e facilmente transportável pretendida para dosagem, mistura e empacotamento de produtos em pó, produtos granulares e demais produtos que possuem características similares e que compreendem uma estrutura de suporte que incorpora uma pluralidade de módulos que interagem entre si para obter um produto mistura e empacotado pronto para ser vendido.
[002] A presente invenção está compreendida no campo técnico de unidades industriais para manufatura, mistura e empacotamento de produtos em pó, como aqueles usados na indústria agroalimentar, sem isto limitar a aplicação desta a outros produtos que possuem características similares em outros setores de manufatura industrial.
TÉCNICA ANTERIOR
[003] Convencionalmente, em unidades e máquinas para mistura de produtos em pó diferentes da fase de processamento, o produto a ser misturado passa pelo sentido vertical, ou seja, o produto passa de uma fase para outra devido à gravidade, da parte superior da unidade para a parte inferior, são descritos, conforme está descrito, por exemplo, no documento de patente espanhol com número de aplicação P0381423, o qual descreve uma máquina para tratamento ou mistura de produtos em pó, produtos granulares ou produtos pastosos.
[004] Para solucionar este problema, o documento de patente europeia EP2465780 descreve uma unidade móvel de dosagem, mistura e empacotamento que, como pode ser uma unidade móvel capaz de dosar, misturar e empacotar produtos em pó, produtos granulares ou similares, pode ser transportada em um contêiner de transporte marítimo certificado que mede 40 pés, e onde toda a sua estrutura, inclusive todo maquinário necessário, elementos e ferramentas, são distribuídos horizontalmente. Além disso, este documento descreve uma unidade móvel cujo controle operatório é realizado remotamente, garantindo o controle complete sobre o produto e a rastreabilidade deste, sendo provido com conexão em tempo real com um centro de controle disposto para tal finalidade em outro local diferente da própria unidade móvel.
REVELAÇÃO DA INVENÇÃO
[005] Um objeto da presente invenção é um método e uma unidade móvel modular que, com base no conceito descrito no documento de patente EP2465780, melhora sua funcionalidade e modularidade de modo que os possíveis usos desta e, portanto, a sua versatilidade, são elevados.
[006] Portanto, em uma unidade modular e móvel de mistura e empacotamento para produtos granulares ou em pó compreendendo uma estrutura de suporte que possui dimensões adequadas para ser introduzida em um contêiner marítimo padrão e que aloja internamente uma recepção e módulo de pesagem manual, um módulo de carregamento de material, um módulo de mistura e um módulo de empacotamento, onde há módulos de dosagem automática incorporados para a dosagem automática antes de introduzir a fórmula e incorporando ainda um módulo de carregamento automático de fórmula com um sistema de abertura automática de saco para automatizar o carregamento da matéria-prima na unidade.
[007] Além disso, a unidade móvel também incorpora um módulo de injeção de líquidos para injetar líquidos em uma mistura em pó, mantendo um estado em pó final. 0 modulo é automatizado, de modo que é possível dosar automaticamente os líquidos na mistura, até dez líquidos, de acordo com o que é anteriormente exigido pelo usuário final, com a capacidade de injetar até 50% de líquidos no pó, de modo que a forma em pó seja mantida após a injeção com as condições e parâmetros exigidos pela formulação final, como temperatura, agitação e pré-mistura de líquidos.
[008] Finalmente, a unidade incorpora um módulo de empacotamento dependendo do tipo de empacotamento que o usuário final exige, inclusive, de forma não limitante, um módulo de preenchimento de saco grande, um módulo de preenchimento de saco tipo europeu ou um módulo para enchimento de qualquer outro tipo de compartimento (como sachês, por exemplo). Além disso, o módulo de empacotamento pode incorporar um módulo de paletização automática para qualquer cliente que precise de automação de fim de linha.
[009] Em todos os módulos descritos, uma série de condições básicas é atendida para garantir a compatibilidade com a unidade como um todo, porque todos os módulos devem ser transportáveis em um contêiner de transporte marítimo que mede 20 ou 40 pés, dependendo do tipo de módulo, com todo o maquinário necessário, elementos auxiliares e ferramentas incluídos.
[0010] Além disso, os módulos devem ser conectáveis a plug e módulos tipo jogo, ou seja, devem ser capazes de ser conectados ao CPU que gerencia a unidade como um todo para uso imediato, o que inclui que os módulos devem ser compatíveis elétrica e pneumaticamente.
[0011] Tudo isto se encontra descrito nos diferentes aspectos indicados nas reivindicações independentes anexadas e incorporadas a esta descrição por referência a elas. Da mesma forma, as reivindicações dependentes mostram realizações práticas da invenção em particular, também sendo incorporadas aqui por referência a ela.
[0012] Ao longo da descrição e reivindicações, o termo "compreende" e variantes deste não procuram excluir outros recursos técnicos, aditivos, componentes ou etapas. Para peritos na técnica, outros objetos, vantagens e recursos da invenção dependerão em parte da descrição e em parte de colocar a invenção em prática. Os exemplos e desenhos a seguir são providos por meio de ilustrações e não pretendem limitar a presente invenção. Além disso, a presente invenção cobre todas as combinações possíveis das realizações particulares e preferidas aqui indicadas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0013] Uma série de desenhos que ajudam a compreender melhor a invenção e que estão expressamente relacionados a uma realização da dita invenção apresentada como um exemplo não limitante desta é muito brevemente descrita abaixo.
[0014] A Figura 1 mostra uma vista em perspectiva da unidade móvel de mistura para produtos em pó e de sua estrutura de suporte conforme descrito no documento de patente EP2465780.
[0015] A Figura 2 mostra a unidade da Figura 1 na posição de transporte.
[0016] A Figura 3 mostra um módulo de injeção de líquidos (vistas em isometria, plano, em elevação, perfil e vistas internas nas Figures 3a, 3b, 3c, 3d e 3e, respectivamente) que é conectado à unidade de mistura móvel para produtos em pó da Figura 1 [0017] A Figura 4 mostra uma vista isolada do módulo de empacotamento de saco grande que é conectado à unidade móvel de mistura para produtos em pó da Figura 1 DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
[0018] Como pode ser observado na Figura 1, a unidade modular móvel objeto da presente invenção compreende essencialmente uma estrutura de suporte (1) e uma recepção e área de pesagem (2) , uma área de carregamento (3) , uma área de mistura (4) , uma área de empacotamento (5) , uma área de costura e rotulagem (6) , uma área de detecção de metal (7) , uma área de paletização (8) e uma área de limpeza (9).
[0019] A estrutura de suporte (1) é formada por diversos tubos quadrados (11) apoiados em diversos pontos de suporte com altura ajustável (12), diversas articulações (13) e uma escada (14) com uma grade de segurança (15) . Esta estrutura terá dimensões que não são maiores que as medições de um contêiner padrão medindo 40 polegadas, de modo que as dimensões totais permitam o seu transporte em um contêiner de transporte padrão (geralmente um contêiner marítimo medindo 40 pés).
[0020] Em uma realização prática, a estrutura (1) será construída com tubo quadrado de aço inoxidável. A base da estrutura será formada por perfis laminados de aço carbono. Os perfis e vigas transversais da estrutura serão feitos de tubo quadrado de aço inoxidável. A estrutura (1) será apoiada por seis pontos de apoio com altura ajustável que é apoiada placa de diamante onde os objetos e a equipe se movem. Uma lateral (16) se dobrará em três partes e também será construída com tubo quadrado e placa de diamante. As articulações mencionadas acima dobrarão as laterais mencionadas acima usando diversos cabrestantes para fácil instalação e posicionamento.
[0021] A escada de acesso (14) será construída com aço inoxidável, exceto os degraus da escada, que também serão construídos de placa de aço inoxidável antiderrapante. Um retângulo será disposto na extremidade da escada para prover acesso à parte superior da plataforma. 0 topo da plataforma e a escada de acesso possuem um gradeamento de proteção (15) ao longo de todo o perímetro, construído com tubo quadrado de aço inoxidável.
[0022] Os módulos de dosagem automática realizam a dosagem antes de introduzir a fórmula e incorporar mais um módulo de carregamento automático de fórmula com um sistema de abertura automática de saco para carregar a matéria-prima na unidade. Estes módulos de dosagem automática são conectados na recepção e módulo de pesagem (2).
[0023] Além disso, a unidade móvel também incorpora um módulo de injeção de líquidos para injetar um líquido em uma mistura em pó (Figura 3) , mantendo um pó em estado final. 0 modulo é automatizado, de modo que é possível dosar automaticamente os líquidos na mistura, até dez líquidos, de acordo com o que é anteriormente exigido pelo usuário final, com a capacidade de injetar até 50% do líquido no de modo que a forma em pó seja mantida após a injeção com as condições e parâmetros exigidos pela formulação final, como temperatura, agitação e pré-mistura de líquidos. Este módulo de injeção de líquidos está conectado ao tanque de agitação (41) no módulo de mistura (4).
[0024] Mais especificamente, o módulo de injeção de líquidos (300) serve para dosar no misturar as quantidades de líquido de qualquer viscosidade por meio de uma bomba (318) , preferencialmente uma bomba lobo, sem descartar bombas de qualquer outro tipo, onde a taxa de fluxo é controlada por meio de uma pluralidade de células de carregamento (320) . O módulo de injeção de líquidos realize as fases a seguir durante o processo: i. Carregamento do tanque de agitação (305) com o líquido ou líquidos produzindo a matéria-prima. ii. Agitação do líquido ou líquidos por meio de um agitador tipo âncora (326, 327) que incorpora raspadores. 0 tanque de agitação (305) mantém ou atinge as temperaturas ideais devido à sua câmara dupla com resistores e controle de temperatura através de pelo menos uma sonda de temperatura (324) . iii. Para controle das quantidades a serem dosadas, o tanque (305) possui uma pluralidade de células de carregamento (320) que comandam a bomba (318), transferindo as quantidades exatas exigidas para a fórmula no tanque de agitação (41) do módulo de mistura (4).
[0025] Os líquidos são homogeneizados por meio do agitador (326, 327) porque quando há mais de um líquido, a quantidade exata com a mesma proporção de cada ingrediente deve ser anteriormente homogeneizada e então dosada desta forma. A capacidade de injeção de líquidos atinge até um percentual de 50% (será normalmente uma porcentagem menor) em relação ao pó, de modo que a forma em pó é mantida após a injeção com as condições e parâmetros exigidos pela formulação final, como temperatura, agitação e pré-mistura de líquidos.
[0026] Como pode ser observado na tabela a seguir, o módulo de injeção de líquidos (300) compreende os seguintes elementos da realização particular não limitante mostrada na Figura 3: [0027] Em uma realização particular, o compartimento de líquido (305) ou o compartimento de agitação é um compartimento tipo cilíndrico com um fundo troncocônico e câmara dupla preparada para introduzir o óleo térmico que distribui o calor dos resistores (306) , os quais nesta realização particular possuem uma potência de 3 kW cada um.
[0028] 0 compartimento (305) possui um pórtico higiênico onde é suportado um raspador âncora (326) com raspadores (327) que são feitos de plástico branco de qualidade alimentar e que suporta temperaturas de serviço de 60 °C e máximo de até 100 °C. Além disso, ele compreende pelo menos uma tampa (307) na parte superior, o que torna a limpeza e as inspeções mais fáceis, tendo ainda uma determinada inclinação, conforme mostrado na Figura 3.
[0029] A saída para o produto com uma válvula sanitária inferior (317) . As aberturas superiores terão sensores de segurança (323) nas duas tampas (307) . Cada um dos suportes do compartimento (305) possui uma célula de carregamento (320) que permite a leitura do peso do produto.
[0030] 0 sistema de aquecimento realiza a função de manter o produto na temperatura desejada, se necessário, por meio de uma câmara dupla em torno do compartimento (305) no qual o óleo térmico circulará e os resistores (306) serão instalados. 0 lado externo do compartimento (305) é termicamente isolado.
[0031] Para carregar o óleo térmico, o equipamento possui um compartimento que também age como um recipiente de expansão. 0 óleo entra na câmara dupla do tanque, onde é aquecido por meio dos resistores térmicos (306). A saída para o óleo está localizada na parte inferior, onde há uma bomba de engrenagem (315) que recircula continuamente o óleo térmico enquanto é aquecido pelo circuito do óleo (313) .
[0032] A temperatura do produto dentro do compartimento (305) e a temperatura do óleo térmico são controladas por sondas de temperatura (324) .
[0033] 0 sistema de dosagem permite a dosagem eficazmente do produto contido no compartimento (305) em direção ao tanque de mistura (41) do módulo de mistura da unidade da Figura 1. A dosagem é realizada por meio de uma bomba (318) controlada por um variador de frequência. A entrada da bomba (318) é conectada à válvula inferior (317) do compartimento (305) por meio de uma conexão flexível e higiênica. A entrada da bomba (318) está sempre abaixo da saída da válvula inferior (317) . A saída da bomba é conectada a uma mangueira de alimentação com uma conexão compatível com uma entrada do tanque de mistura (41) do módulo de mistura (4) da unidade da Figura 1.
[0034] Finalmente, a estrutura é formada por uma estrutura tubular 325 para evitar superfícies planas e, portanto, o acúmulo de sujeira e facilitar a limpeza de todas as superfícies. A estrutura incorpora rodas 322 com a possibilidade de pés fixos e de altura ajustável 321 para prover estabilidade à montagem.
[0035] Finalmente, a unidade incorpora um módulo de empacotamento dependendo do tipo de empacotamento exigido pelo usuário final, inclusive, de forma não limitante, um módulo de enchimento de saco grande, um módulo de enchimento de saco tipo europeu ou um módulo para enchimento de qualquer outro tipo de compartimento (como sachês, por exemplo). Além disso, o módulo de empacotamento pode incorporar um módulo de paletização automática para aquele cliente que precisa da automatização de fim de linha.
[0036] Em uma realização particular, a unidade da Figura 1 empacota grandes sacos (melhor conhecido como sacos grandes) conforme pode ser observado em detalhe na Figura 4, o que permite que o módulo de empacotamento (5) possa encher sacos de 500 kg a 1000 kg. No entanto, em realizações particulares, os produtos podem ser enchidos com início de sacos de 100 kg, e em algumas realizações, também sacos de 350 ou 400 kg.
[0037] A disposição desta unidade é um contêiner horizontal medindo 20 pés, o qual, uma vez em seu destino, será instalado verticalmente e estará localizado após o módulo de mistura (4) . O módulo de saco grande (400) é fabricado em até três blocos, que são colocados uns sobre os outros verticalmente e todas as instalações são conectadas com adaptadores de conexão rápida sem precisar de instalações in si tu, porque tudo está pronto para ser montado e com todas as instalações para início em um dia. As conexões rápidas e energia elétrica são providas a partir da placa de distribuição geral da unidade da Figura 1.
[0038] Portanto, assim que a mistura do produto no módulo de mistura (4) tiver encerrado, o dito produto passa para o módulo de empacotamento (5) que, nesta realização, compreende um sistema para levar o pó após a mistura para o módulo de saco grande (400) . A capacidade a ser atingida é de aproximadamente 1000 kg/h, dependendo dos produtos.
[0039] 0 empacotamento é realizado por quarto ou cinco lotes de 200 kg combinados entre si. 0 modulo é destinado a ser contido e transportado em um contêiner de abertura superior de 20" com todo o maquinário necessário, elementos auxiliares e ferramentas incluídos.
[0040] Ele foi projetado para ser instalado verticalmente, sob cobertura, protegido dos elementos, em um local ventilado e localizador sobre terreno uniforme adequado para as cargas descritas.
[0041] Este desenho é estabelecido a fim de ser dividido em blocos de uma altura de aproximadamente 2,3 m cada (em qualquer caso, menos de 2,4 m, que é a altura máxima dos contêineres) e de modo que possam ser manuseados com elevador elétrico em forquilha durante a montagem e instalação. 0 transporte e operação adequados são assim garantidos, além de atingir segurança e rastreabilidade no processo, de modo que a equipe que trabalha na unidade não possa cometer erros e facilitando seguir a sequência de manufatura como foi projetada, e a implementação de vigilância necessária e meios de controle do escritório central.
[0042] 0 módulo de saco grande (400) compreende os elementos a seguir: (a) Uma estrutura (401) capaz de ser introduzida em um contêiner de 20" sem deformações, protegendo e provendo suporte para as diferentes máquinas e equipamento auxiliar para realização de diferentes processos. (b) Recepção do produto misturado em um funil (402) e dosagem para empacotamento. (c) Válvula de dosagem (403) instalada após o funil (402) para dosagem do produto já misturado. (d) Detector de metal em linha (404) com meios de rej eição. (e) Modulo de preenchimento de saco (405) para preencher sacos por lotes, com rotulagem e controle de peso (406) .
[0043] Os parâmetros de produção a serem atingidos são 1 Tm/h em 4 ou 5 lotes por saco. Os tempos nas diferentes fases são no máximo de 12 minutos, assim, o dito ciclo continuará no máximo a ser mantido para garantir a capacidade indicada. Para a certificação complete e combinação com uma unidade de misturas existente, neste exemplo não limitante, o tempos serão (eles logicamente podem variar de acordo com a instalação desejada): Pesagem será realizada de forma independente. Carregamento. o Aceitação de sacos: 1 min. o Preenchimento: 10 min. o Conexão/desconexão: 1 min. o Total: 12 minutos.
Mistura: o Conexão da máquina: 1 min. o Mistura: 10 min. o Desconexão: 1 min. o Total: 12 minutos Elevação dos produtos da mistura para a mangueira de alimentação (402) que cumpre com os ciclos que permitem o objetivo de garantir 1000 kg/h Preenchimento de saco: o Conectado continuamente à fase anterior, o empacotamento deve ser realizado com cada lote de aproximadamente 200 kg, passando através de uma instalação giratória e detector de metal até equivaler a 4 a 5 lotes, dependendo das densidades. o Esta operação deve ser realizada em 1 hora. o Trocas de cinco contêineres (para cada lote). o Empacotamento destes cinco lotes em um saco, passando por uma instalação giratória e detector de metal. Para cada saco, há verificação de peso, rotulagem e retirada do saco, inserção de um vazio de volta para iniciar um novo ciclo de empacotamento (60 minutos por ciclo de 1000 kg por cinco lotes).
[0044] No geral, todos os serviços gerais da instalação estarão conectados àqueles da unidade da Figura 1.
REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1 . UNIDADE DE MISTURA E EMPACOTAMENTO MODULAR E MÓVEL PARA PRODUTOS GRANULARES OU EM PÓ, compreendendo uma estrutura de suporte (1) que possui dimensões adequadas para ser introduzida em um contêiner marítimo padrão e alojando internamento uma recepção e um módulo de pesagem manual (2) , um módulo de carregamento de material (3) , um módulo de mistura (4) e um módulo de empacotamento (5), caracterizada por incorporar pelo menos um módulo adicional selecionado dentre: dosagem automática, injeção de líquidos (300) ou empacotamento em um módulo de saco grande (400) ; em que os ditos módulos adicionais são inseríveis e conectáveis a um PLC de controle da unidade modular.
2. UNIDADE, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo módulo de injeção de líquidos (300) ser configurado para dosar no tanque de mistura (41) do módulo de mistura (4) quantidades de líquidos de qualquer viscosidade por meio de uma bomba (318) com sua taxa de fluxo controlada por meio de uma pluralidade de células de carregamento (320) .
3. UNIDADE, de acordo com uma das reivindicações 1 ou 2, sendo o módulo de injeção de líquidos (300) caracterizado por compreender um compartimento de agitação (305) que é cilíndrico com fundo troncocônico e câmara dupla preparada para introduzir o óleo térmico que distribui o calor dos resistores térmicos (306).
4. UNIDADE, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo compartimento (305) possuir um pórtico higiênico onde há apoiado um raspador âncora (326) com raspadores (327) que são feitos de plástico branco de qualidade alimentar e que suporta temperaturas de serviço de 60 °C e máximo de até 100 °C.
5. UNIDADE, de acordo com uma das reivindicações 3 ou 4, sendo o compartimento de agitação (305) caracterizado por compreender pelo menos uma cobertura (307) inclinada na parte superior.
6. UNIDADE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, sendo o compartimento de líquidos (305) caracterizado por compreender uma saída para o produto com uma válvula sanitária inferior (317) e em que as aberturas superiores terão sensores de segurança (323) em pelo menos uma cobertura (307) , e em que cada um dos suportes do compartimento de agitação (305) compreende uma célula de carregamento (320) que permite a leitura do peso do produto.
7. UNIDADE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, sendo o módulo de injeção de líquidos (300) caracterizado por compreender um sistema de aquecimento que realiza a função na temperatura desejada, se necessário, por meio de uma câmara dupla em torno do compartimento de agitação (305) no qual o óleo térmico circulará e os resistores térmicos (306) serão instalados; e em que o lado externo do compartimento de agitação (305) é isolado termicamente.
8. UNIDADE, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por, para carregar o óleo térmico, o equipamento possuir um compartimento que também age como um recipiente de expansão, de modo que o óleo entra em uma câmara dupla do compartimento de agitação (305) onde é aquecido por meio dos resistores térmicos (306) ; e em que a saída para o óleo está localizada na parte inferior, onde há uma bomba de engrenagem (315) que recircula continuamente o óleo térmico enquanto está quente através do circuito do óleo (313) .
9. UNIDADE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela temperatura do produto dentro do compartimento (305) e a temperatura do óleo térmico serem controladas por sondas de temperatura (324).
10. UNIDADE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pela dosagem ser realizada por meio de uma bomba (318) de modo que a entrada desta seja conectada a uma válvula inferior (317) do compartimento de agitação (305); e em que a entrada da bomba (318) esteja sempre abaixo da saída da válvula inferior (317) .
11. UNIDADE, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, sendo o módulo de saco grande (400) caracterizado por compreender: (a) uma estrutura (401) capaz de ser introduzida em um contêiner de 20" sem deformações, protegendo e provendo suporte para diferentes máquinas e equipamento auxiliar para realizar os diferentes processos; (b) recepção do produto misturado em um funil (402) e dosagem para empacotamento; (c) uma válvula de dosagem (403) instalada após o funil (402) para dosar o produto já misturado; (d) um detector de metal em linha (404) com meios de rejeição; e (e) um módulo de preenchimento de saco (405) para preencher sacos por lotes, com rotulagem e controle de peso (406) .
12. MÉTODO DE MISTURA E EMPACOTAMENTO PARA PRODUTOS GRANULARES OU EM PÓ EM UMA UNIDADE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender as etapas de recepção e pesagem manual, carregamento de material, mistura e empacotamento e em que as ditas etapas são controladas por um PLC remotamente conectado a um servidor central provendo mistura do produto final e instruções de configuração e pedidos, e compreendendo ainda pelo menos uma etapa adicional selecionada dentre: dosagem automática, injeção de líquidos e preenchimento de saco; em que os ditos módulos adicionais são inseríveis e conectáveis a um PLC de controle da unidade modular.
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