BR102017007464A2 - Apparatus for use in a heat-curing heath of exhaustion and a method for the generation of negative pressure - Google Patents

Abstract

é descrito um parelho para utilização em um galpão de cura por calor de exaustão. o aparelho compreende uma câmara de combustão para queimar combustível; um cano de exaustão para permitir que os gases de combustão saiam da câmara de combustão; e um ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para fora da câmara de combustão. o ventilador serve também para gerar uma pressão negativa dentro da câmara de combustão e do cano de exaustão em comparação com a pressão fora do aparelho para ajudar a evitar a contaminação dos produtos dentro do galpão.

Description

APARELHO PARA UTILIZAÇÃO EM UM GALPÃO DE CURA POR CALOR DE EXAUSTÃO E MÉTODO PARA A GERAÇÃO DE PRESSÃO NEGATIVA

CAMPO

[0001] A presente divulgação refere-se a um aparelho e método para utilização em um galpão de cura por calor de exaustão, e em particular para a geração de uma pressão negativa no galpão de cura por calor de exaustão, tipicamente como parte da cura de tabaco ou na realização de processos semelhantes.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O processamento pós-colheita das folhas de tabaco geralmente inclui uma etapa de cura para remover a umidade das folhas de tabaco e para alcançar atributos desejáveis de qualidade sensorial. Como parte do processo de cura, as folhas de tabaco tipicamente estão localizadas sobre (ou suspensas a partir de) suportes em um galpão. Incluído no galpão está um compartimento de aquecimento, o qual inclui um ventilador, um permutador de calor e uma fornalha. O ventilador é utilizado para mover o ar do galpão para dentro do compartimento de aquecimento, onde o ar é aquecido pela fornalha e pelo permutador de calor e, em seguida, retornado para a área principal do galpão. Um exemplo de tal galpão utilizado para a cura do tabaco é descrito em BR 8201451A.

[0003] Em tal sistema, o ar quente (tipicamente variando entre 30-80°C) da fornalha sai do compartimento de aquecimento e entra no galpão. No galpão, o ar quente faz com que a umidade se evapore das folhas de tabaco, como parte do processo de cura, pelo que o ar é levemente resfriado pela umidade evaporada. 0 ar resfriado é então puxado de volta para dentro do compartimento de aquecimento para ser reaquecido pela fornalha.

[0004] O ar é então recirculado entre o compartimento de aquecimento e o galpão que aloja o tabaco a ser curado. Esta recirculação ajuda a melhorar a eficiência do processo de cura, uma vez que o ar resfriado que regressa do galpão para o compartimento de aquecimento geralmente ainda está mais quente do que a temperatura ambiente (externa) do ar.

Consequentemente, uma menor entrada de energia é requerida para aquecer o ar recirculado até a temperatura desejada para cura do que se requerería para aquecer o ar externo até esta temperatura.

[0005] Em muitas formas de realização, a fornalha queima madeira como sua fonte de combustível - em muitos países, isso representa a fonte de energia mais comum e rentável. Em tal sistema (e também para outros tipos de fornalha), é importante assegurar que o ar de recirculação dentro do galpão não seja contaminado pela fumaça proveniente da combustão na fornalha, uma vez que tal contaminação poderia ter um impacto no tabaco que está sendo curado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0006] A divulgação é definida nas reivindicações em anexo.

[0007] É proporcionado um aparelho que compreende uma câmara de combustão para queimar combustível; um cano de exaustão para permitir que os gases de combustão saiam da câmara de combustão; e um ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para fora da câmara de combustão e para gerar uma pressão negativa dentro da câmara de combustão e do cano de exaustão em comparação com a pressão fora do aparelho.

[0008] É proporcionado um método para gerar pressão negativa em um galpão de cura por calor de exaustão, tal método compreendendo: queimar combustível em uma câmara de combustão; proporcionar um cano de exaustão para permitir que os gases de combustão saiam da câmara de combustão; e operar um ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para longe da câmara de combustão e para gerar uma pressão negativa dentro da câmara de combustão e do cano de exaustão em comparação com a pressão ambiente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS ILUSTRAÇÕES

[0009] Diversas formas de realização da invenção serão agora descritas em detalhes apenas para fins de exemplo com relação aos seguintes desenhos: [0010] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um galpão de cura por calor de exaustão para utilização em um processo de cura de tabaco de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0011] A Figura 2 é um diagrama esquemático de um aquecedor para utilização em um galpão de cura por calor de exaustão conforme como mostrado na Figura 1 de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0012] A Figura 3A é um diagrama esquemático de outro sistema de aquecimento, incluindo uma fornalha e um permutador de calor, que pode ser utilizado no galpão de cura por calor de exaustão da Figura 1 de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0013] A Figura 3B é uma vista lateral do sistema de aquecimento da Figura 3A de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0014] A Figura 3C é uma vista superior do sistema de aquecimento da Figura 3A de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0015] A Figura 3D é um diagrama esquemático adicional do sistema de aquecimento da Figura 3A de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0016] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um galpão de cura por calor de exaustão tal como ilustrado na Figura 1 incluindo um compartimento de aquecimento com um aquecedor, tal como mostrado na Figura 2 ou nas Figuras 3A-3D de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0017] A Figura 5 é uma vista do compartimento de aquecimento do galpão de cura por calor de exaustão da Figura 4, como visto aproximadamente na direção oposta à da Figura 4, de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0018] A Figura 6 é um gráfico que ilustra de forma esquemática como um sistema de pressão negativa para curar tabaco, tal como mostrado nas Figuras 1-5, pode ajudar a reduzir o nivel de contaminação BaP (Benzo[a]pireno) encontrada nas folhas de tabaco de acordo com algumas formas de realização da invenção.

[0019] A Figura 7 é um fluxograma que ilustra, de forma esquemática, um processo para curar tabaco, por exemplo, com o sistema de cura por calor de exaustão tal como mostrado nas Figuras 1-5, de acordo com algumas formas de realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0020] A Figura 1 é um desenho esquemático de um processo de cura de tabaco em um galpão de cura por calor de exaustão 100 de acordo com algumas formas de realização da invenção. O processo de cura do tabaco é realizado no interior do galpão 100, que é dividido pela parede 140 em uma câmara principal de secagem 120 e em um compartimento de aquecimento 130. Localizados dentro do compartimento de aquecimento estão um ventilador 150 e um aquecedor 160. O aquecedor pode ser qualquer aquecedor ou sistema de aquecimento adequado conhecido do especialista, tal como o aquecedor ilustrado na Figura 2 ou nas Figuras 3A-3D. Localizados dentro da câmara de secagem estão vários suportes de folhas de tabaco a serem curadas 122A, 122B, 122C.

[0021] Para a disposição de um galpão típico, por exemplo, como ilustrado na patente BR8201451A acima mencionada, o aquecedor 160 está localizado em uma área frontal do galpão 100, substancialmente na mesma localização que o sistema de ventilação, isto é, o ventilador 150. Em particular, na implementação mostrada na Figura 1, o aquecedor 160 está localizado imediatamente abaixo do ventilador 150.

[0022] Em funcionamento, o ventilador 150 é utilizado para recircular o ar dentro do galpão 100. Em particular, o ventilador empurra o ar dentro do compartimento de aquecimento 130 para e para além do aquecedor 160, como indicado pela seta A, de tal modo que o calor é transferido do aquecedor para o fluxo de ar. Isto produz um fluxo de ar aquecido que se desloca através de uma abertura adequada 141C em uma porção inferior da parede de divisão 140 para dentro da porção inferior da câmara de secagem 120, como indicado pela seta B. O ar aquecido então sobe e percola através dos suportes de tabaco 122A, 122B e 122C, como indicado pelas setas C (mostradas em linha tracejada para indicar que este fluxo de ar pode ser misturado com os suportes de tabaco 122A, 122B e 122C) . Este procedimento faz com que o fluxo de ar representado pelas setas C retire umidade do tabaco, o que resulta em um leve resfriamento do fluxo de ar, mais uma secagem do tabaco.

[0023] Uma vez que o fluxo de ar tenha atingido a porção superior da câmara de secagem 120, o fluxo de ar desloca-se de volta para o compartimento de aquecimento 130 através de uma abertura adequada 141B em uma porção superior da parede de divisão 140, como indicado pela seta D. O fluxo de ar é então puxado pelo ventilador 150, como indicado pela seta E, e outro ciclo inicia-se depois que o ar circula de novo dentro do galpão 100.

[0024] Será apreciado que a Figura 1 é esquemática e podem haver variações de uma implementação para outra, por exemplo, em relação ao número e/ou à configuração de suportes de tabaco dentro da câmara de secagem 120, a construção e disposição do compartimento de aquecimento dentro do (ou adjacente ao) galpão 100, etc.

[0025] Além disso, o galpão 100 pode também possuir a capacidade de ventilar uma porção do ar de recirculação se o teor de umidade no ar se tornar muito elevado (ou saturado), uma vez que isto torna o ar menos eficaz para extrair a umidade das folhas de tabaco. Conforme o ar quente e úmido é ventilado para fora do galpão 100, o ar mais fresco e menos úmido pode ser puxado para o galpão como uma substituição. Este ar recentemente introduzido precisa então ser aquecido até à temperatura de operação do interior do galpão para curar as folhas de tabaco. (Note-se que, por simplicidade, a saída para ventilar o ar para fora do galpão 100 e a entrada para introduzir ar externo no galpão 100 são omitidas da Figura 1).

[0026] Apesar desta ventilação tão limitada, o ar utilizado para curar o tabaco geralmente recircula dentro do interior do galpão, como indicado pelas setas A, B, C, D e E na Figura 1. Esta recirculação de ar é conduzida por um ventilador 150, que aspira o ar para fora da câmara de secagem principal 120 e para dentro do compartimento de aquecimento 130. O compartimento de aquecimento é dimensionado, por exemplo, pela colocação adequada da parede de divisão 140, de modo que o fluxo de ar indicado pela seta A na Figura 1 é forçado a passar relativamente perto do aquecedor 160. Isto ajuda a assegurar que o calor seja transferido eficientemente para o fluxo de ar (re) circulante que, por sua vez, aquece (cura) o tabaco na câmara de secagem principal 120. Um permutador de calor (não mostrado na Figura 1, veja as Figuras 3A-3D) pode ser utilizado para aumentar a transferência de calor do aquecedor 160 para o fluxo de ar A.

[0027] Conforme mencionado acima, em galpões que utilizam lenha como combustível para curar tabaco (ou outros combustíveis semelhantes), existe o risco de vazamento de fumaça para o galpão, por exemplo, através de rachaduras ou furos nos canos ou na fornalha, ou por uma instalação incorreta dos canos. Tal fuga pode potencialmente contaminar as folhas de tabaco, o que pode diminuir a qualidade da folha no galpão e também pode interferir com os atributos sensoriais do tabaco e, assim, provocar a perda de algumas das características qualitativas do tabaco. Contudo, o aquecedor 160 aqui descrito pode possuir uma concepção integrada de uma ou mais peças nas quais uma fornalha 210 é unida a (integrada com) um permutador de calor por meio de junções montadas ou soldadas. Tal construção ajuda a minimizar o risco de vazamentos das ligações entre o forno e o permutador de calor. Consequentemente, tal aquecedor 160 oferece uma maneira eficaz de melhorar a qualidade do tabaco, mantendo a capacidade de utilizar um recurso energético (lenha) que é atualmente adotado em um número considerável de países.

[0028] Embora tal aquecedor 160 possa levar a reduções na contaminação das folhas de tabaco que estão sendo curadas no galpão 100, também é sensato complementar este aquecedor com outras medidas para ajudar a impedir a entrada de fumaça no galpão 100. Consequentemente, filtros podem ser instalados em quaisquer aberturas, ventiladores, canos ou outros sistemas de circulação de ar envolvidos no galpão de cura 100, a fim de reduzir ainda mais qualquer contaminação potencial.

[0029] A Figura 2 ilustra um aquecedor 160 tal como pode ser utilizado no galpão 100 da Figura 1 de acordo com algumas formas de realização da invenção. O aquecedor 160 da Figura 2 possui duas funções primárias. Em primeiro lugar, o aquecedor 160 atua como um forno ou fornalha para queimar combustível (tipicamente madeira) para proporcionar uma fonte de calor. Em segundo lugar, o aquecedor 160 atua como um permutador de calor (de gás para gás) para ajudar a proporcionar uma transferência eficiente de calor da fornalha para o fluxo de ar de circulação mostrado na Figura 1, ajudando assim a aumentar ou manter a temperatura dentro do galpão 100 como necessário para o processo de cura.

[0030] O aquecedor 160 compreende, portanto, uma porção inferior que proporciona uma fornalha ou forno 210 e uma porção superior que proporciona um permutador de calor 219 localizado no topo da fornalha. A fornalha 210 (e, por conseguinte, o aquecedor 160 inteiro) é suportada por quatro pernas 270, duas em cada lado, que podem ser fixadas ao chão do galpão 100, por exemplo, por parafusos, para reter o forno com segurança na sua posição.

[0031] A fornalha inclui uma câmara 211 na qual combustível, por exemplo, madeira, é queimado para produzir calor. A câmara possui uma forma geralmente cilíndrica (semelhante a um cano), onde o eixo central da forma cilíndrica é colocado aproximadamente na horizontal. Em uma extremidade da câmara (referida aqui como a frente), como determinada em uma direção paralela ao eixo central da forma cilíndrica, está uma porta 215. Esta porta pode ser aberta para permitir que o combustível seja introduzido na câmara 211.

[0032] O resíduo, por exemplo, cinzas, do combustível que foi queimado na câmara 211 cai em um cinzeiro 216 localizado sob a fornalha 211. O cinzeiro também possui uma forma geralmente cilíndrica, em que o eixo central da forma cilíndrica do cinzeiro encontra-se aproximadamente na horizontal, substancialmente paralelo ao eixo cilíndrico da câmara 211. O comprimento do cinzeiro (medido ao longo do eixo cilíndrico) corresponde aproximadamente ao comprimento da câmara (também medido ao longo do eixo cilíndrico), consequentemente a câmara e o cinzeiro são aproximadamente co-extensivos uns com os outros.

[0033] O cinzeiro 216 é proporcionado com uma porta 218 que pode ser utilizada para remover cinzas do cinzeiro. Esta porta 218 do cinzeiro está localizada aproximadamente por baixo da porta 215 à câmara 211. Esta configuração permite um acesso e uma configuração mais fáceis - por exemplo, assegurar que o aquecedor 160 possa ser acessado a partir da frente permite que ambos os combustíveis sejam introduzidos na câmara 211 através da porta 215, e também as cinzas a serem removidas do cinzeiro 216 através da porta 218.

[0034] As pernas 270 podem suportar a câmara 211 de tal modo que o cinzeiro 216 é mantido sobre ou acima do chão do galpão. Esta última disposição pode ser útil, por exemplo, para permitir uma circulação de ar melhorada em torno do aquecedor, e também para evitar que o cinzeiro 216, quando quente, aqueça excessivamente o chão do galpão.

[0035] O permutador de calor 219 inclui duas fileiras de canos, 220A e 220B, uma fileira em cada lado do aquecedor 160, e uma câmara de ar quente 230. Os canos em ambas as fileiras são uniformemente dimensionados e conformados, com uma seção transversal substancialmente circular. Cada fileira de canos 220A, 220B estende-se para cima a partir da câmara 211 até à câmara 230. Deste modo, os canos proporcionam um percurso para o ar quente sair da fornalha 210 e passar para dentro da câmara 230. Deste modo, os gases aquecidos podem sair da câmara 230 através de um cano de exaustão 250. Em particular, durante o funcionamento os produtos da combustão gasosa/vapor (e ar quente) da fornalha passam através dos canos 220 para o interior da câmara 230 e de lá para dentro (e para fora) do exaustor 250.

[0036] O cinzeiro também é fornecido com uma válvula de entrada de ar 203 e um pequeno ventilador que se liga a um cano que conduz para fora do galpão (este pequeno ventilador e o cano são omitidos por simplicidade da Figura 2, mas a Figura 4 mostra a válvula de entrada de ar 203). O ventilador arrasta o ar externo através do cano e este ar externo passa então através da válvula de entrada de ar 203, primeiro para dentro do cinzeiro 216 e de lá para dentro da câmara de fornalha 211. Consequentemente, a válvula de entrada de ar 203 (mais o ventilador e o cano associados) pode ser considerada como uma forma de sistema de injeção de ar para suportar operação (combustão) dentro da fornalha. Como descrito em maiores detalhes abaixo, a válvula de entrada de ar 203 pode ser controlada para variar a taxa de injeção de ar, e, portanto, a taxa de combustão resultante. Note-se que há pouco ou nenhum risco de vazamento de produtos de combustão desta entrada de ar (para o interior do galpão) , uma vez que isso exigiría que o gás vazante fluísse contra o diferencial de pressão (e corrente de ar entrante) criado pelo ventilador.

[0037] O ar utilizado para curar o tabaco geralmente recircula dentro do interior do galpão, conforme indicado pelas setas A, B, C, D e E na Figura 1. Esta recirculação de ar é acionada pelo ventilador 150, que extrai ar para fora da câmara de secagem principal 120, e para dentro do compartimento de aquecimento 130. 0 compartimento de aquecimento é dimensionado, por exemplo, por colocação adequada da parede de divisão 140, de modo que o fluxo de ar indicado pela seta A na Figura 1 é forçado a passar relativamente perto do aquecedor 160. Isto ajuda a assegurar que o calor seja transferido eficientemente da fornalha 210 para o fluxo de ar (re) circulante, a qual por sua vez aquece (cura) o tabaco na câmara de secagem principal 120. Será apreciado que o permutador de calor 219, incluindo as fileiras 220A e 220B de canos, esteja configurado para ajudar a eficiência desta transferência de calor.

[0038] As Figuras 3A-3D ilustram um sistema de aquecimento alternativo 160 tal como o que pode ser utilizado no galpão 100 da Figura 1 de acordo com algumas formas de realização da invenção. O sistema de aquecimento 160 das Figuras 3A-3D contém uma fornalha ou forno 210 e um permutador de calor 219. A fornalha 210, que é semelhante à mostrada na Figura 2 (embora possa, por exemplo, não possuir um desenho integrado) , é utilizada para queimar combustível como madeira para fornecer uma fonte de calor. O permutador de calor 219 é (por exemplo) um permutador de calor gás-para-gás 219, para ajudar a proporcionar uma transferência eficiente de calor da fornalha para o fluxo de ar circulante mostrado na Figura 1, ajudando deste modo a aumentar ou manter a temperatura no interior do galpão 100 conforme requerido para o processo de cura.

[0039] A fornalha 210 (e, por conseguinte, o aquecedor 160 inteiro) é suportada por quatro pernas 270, duas em cada lado, que podem ser fixadas ao chão do galpão 100, por exemplo, por parafusos, para manter a fornalha com segurança na sua posição. Ver por exemplo, as pernas 270B-1 e 270B-2 mostradas nas Figuras 3B e 3D.

[0040] A fornalha inclui uma câmara 211 na qual combustível, por exemplo, madeira, é queimado para produzir calor. A câmara possui uma forma geralmente cilíndrica (semelhante a um cano), onde o eixo central da forma cilíndrica fica aproximadamente na horizontal. Em uma extremidade da câmara (referida aqui como a frente), como determinada em uma direção paralela ao eixo central da forma cilíndrica, está uma porta 215. Esta porta pode ser aberta para permitir que o combustível seja introduzido na câmara 211.

[0041] O resíduo, por exemplo, cinzas, de combustível que é queimado na câmara 211 cai em um cinzeiro 216 localizado por baixo da câmara da fornalha 211. O cinzeiro também possui uma forma geralmente cilíndrica, em que o eixo central da forma cilíndrica do cinzeiro se encontra aproximadamente na horizontal, substancialmente paralelo ao eixo cilíndrico da câmara 211. O comprimento do cinzeiro (medido ao longo do eixo cilíndrico) corresponde aproximadamente ao comprimento da câmara (também medido ao longo do eixo cilíndrico), logo a câmara e o cinzeiro são aproximadamente co-extensivos uns com os outros.

[0042] O cinzeiro 216 é proporcionado com uma porta 218 que pode ser utilizada para remover cinzas do cinzeiro. Esta porta 218 do cinzeiro está localizada aproximadamente por debaixo da porta 215 para a câmara 211. As pernas 270 podem suportar a câmara 211 de modo que o tabuleiro de cinzas 216 seja mantido sobre ou acima do chão do galpão.

[0043] O permutador de calor 219 é ligado à fornalha 210 por meio de uma junção montada ou soldada e significa que o ar quente sobe para fora da fornalha 210 e para dentro e para fora através de um cano de exaustão 250. O cano de exaustão 250 é por sua vez ligado a um cano 305 e uma chaminé vertical 325, como descrito em maiores detalhes abaixo, com referência à Figura 4. Será apreciado que a configuração e o percurso do permutador de calor 219, por exemplo, conforme ilustrado nas Figuras 3C e 3D, são um pouco diferentes da implementação mostrada na Figura 2. Note-se que as Figuras 2 e 3A-3D representam implementações exemplificativas do sistema de aquecimento 160, e o especialista na técnica estará ciente de muitas outras possibilidades.

[0044] A Figura 4 é uma vista em perspectiva do galpão 100 incluindo uma câmara de secagem principal e um compartimento de aquecimento 130 de acordo com algumas formas de realização da invenção. O galpão 100 da Figura 4 pode ser considerado como geralmente semelhante ao galpão 100 da Figura 1, embora inclua espaço adicional na frente, isto é, no lado do compartimento de aquecimento 130 oposto à câmara de secagem principal. Este espaço adicional pode ser utilizado, por exemplo, para acesso a certas porções do aquecedor 160, que podem ser consideradas como geralmente semelhantes ao aquecedor 160 ilustrado na Figura 2. Por conseguinte, será apreciado que o compartimento de aquecimento 130 mostrado na Figura 4 pode ser utilizado em conjunto com uma vasta gama de sistemas de cura por calor de exaustão (incluindo, mas não limitado ao desenho de galpão em particular ilustrado na Figura 1), e pode utilizar uma ampla gama de aquecedores possíveis (incluindo, mas não se limitando ao desenho em particular do aquecedor mostrado na Figura 2 ou o sistema de aquecimento mostrado nas Figuras 3A-3D). Note-se também que, para melhorar a visibilidade do espaço interno no interior do compartimento de aquecimento 130, a Figura 4 omite o ventilador 150, certos detalhes do aquecedor 160 e (parcialmente) certas paredes.

[0045] A Figura 5 é uma vista do galpão de cura por calor de combustão incluindo um compartimento de aquecimento de acordo com algumas formas de realização da invenção. Em termos gerais, a Figura 5 pode ser considerada como o compartimento de aquecimento da Figura 4, mas como visto aproximadamente a partir da direção oposta, isto é, a partir da extremidade do aquecedor oposto à porta do aquecedor 215.

[0046] Conforme ilustrado nas Figuras 3, 4 e 5, um cano ou conduto 305 conduz a partir do aquecedor 160 para fora do galpão 100 para um cano de chaminé vertical externo 325. O tubo de exaustão 250 do aquecedor 160 liga-se ao cano 305, de modo que o ar e os vapores que representam os produtos de combustão gasosos provenientes da queima de combustível na fornalha 210 (mais partículas de fumaça associadas, etc.) podem ser descarregados para fora da chaminé 325 através do permutador de aquecedor 219, tubo de exaustão 250 e cano de exaustão 305. Assim, o tubo de exaustão 250 está ligado, através do cano 305, à chaminé 325 (ou a alguma outra forma de ventilação, veja, por exemplo, as Figuras 3A-3D), que está localizado fora do galpão, de modo que o gás quente e os vapores são ventilados para fora do galpão, em vez de para o interior do galpão. Observe que a localização da saída de ar de exaustão deve estar a uma distância significativa de qualquer entrada externa de ar para fornecer ar para recirculação dentro do galpão (por exemplo, para substituir o ar que se tornou saturado com umidade). Uma forma de ajudar a conseguir isto é a chaminé 325 possuir altura suficiente para que os gases de exaustão sejam dispersos ou dissipados em uma grande área (e longe de qualquer entrada de ar) . Assim, em algumas implementações, a chaminé 325 pode estar localizada mais longe do galpão 100 do que o ilustrado nas Figuras 4 e 5, e/ou ser mais alta do que a mostrada nas Figuras 4 e 5.

[0047] Nas Figuras 4 e 5, um ventilador 320 está localizado na junção do cano de exaustão 305 com a chaminé 325, em particular onde o tubo de exaustão horizontal 305 une-se à chaminé vertical 325. Em algumas implementações este ventilador 320 é um ventilador centrifugo, mas outras implementações podem utilizar uma forma diferente de dispositivo de sucção. Além disso, a localização do ventilador dentro do sistema como um todo pode variar um pouco de acordo com as circunstâncias de qualquer implementação dada (como discutido em mais detalhe abaixo). O compartimento de aquecimento 130 também está equipado com um painel de controle 340, o qual pode ser utilizado para controlar (automaticamente) o ventilador 320, e também o ventilador localizado na válvula de entrada 203 (de novo, descrito em maior detalhe abaixo).

[0048] O ventilador 320 é acionável para extrair gás ao longo do cano de exaustão 305 a partir do aquecedor 160. Além disso, o ventilador 320 possui potência suficiente (resistência à sucção) para formar uma pressão negativa dentro do cano de exaustão 305, do tubo de exaustão 250, do permutador de calor 219 e da fornalha 210. Neste contexto, a pressão negativa implica uma pressão abaixo da pressão ambiente no galpão, que geralmente se aproxima da pressão atmosférica.

[0049] Note-se que os sistemas de cura por calor de exaustão existentes geralmente criam uma pressão positiva (não negativa) na câmara de combustão 211 (e componentes ligados), devido à temperatura elevada e à acumulação de gases de combustão na câmara de combustão 211. Esta pressão positiva pode encorajar a fuga dos gases de combustão (e partículas de fumaça associadas, etc.) para fora do aquecedor para o interior do galpão, conduzindo assim a uma possível contaminação do tabaco a ser curado.

[0050] Em contrapartida, a criação de pressão negativa pelo ventilador 320 dentro do sistema de aquecimento ajuda a reduzir ou eliminar o risco de fuga de fumaça da fornalha 210 e/ou do permutador de calor 219 (e dos canos associados) e, consequentemente, reduz o risco de contaminação potencial do tabaco a ser curado. Em particular, se houver um pequeno furo ou outra forma de fuga em um dos componentes do sistema de aquecimento como um todo (a fornalha 210, o permutador de calor 219, o tubo de exaustão 250 e o cano de exaustão 305), ou em uma junção entre tais componentes, então a pressão no lado do furo fora do sistema de aquecimento é maior do que a pressão no lado do furo no interior do sistema de aquecimento, devido à pressão negativa criada pelo ventilador 320. Consequentemente, qualquer fluxo de ar ou vapor através de tal furo tenderá a ser direcionado do exterior do sistema de aquecimento (isto é, do ambiente do galpão) para o interior do sistema de aquecimento. O mesmo se aplica a qualquer outra forma de abertura criada no sistema de aquecimento. Por exemplo, se a porta 215 da fornalha 210 estiver aberta, por exemplo, para inserir mais lenha na câmara 211, a configuração de pressão negativa ajuda novamente a reduzir o fluxo de ar para fora da porta aberta 215 (em favor do fluxo de ar para dentro da câmara 211).

[0051] A existência de qualquer fluxo dirigido para o sistema de aquecimento ajuda a impedir que fumaça e outros produtos de combustão vazem ou sofram exaustão para fora do sistema de aquecimento para o interior do galpão, mas asseguram-se que esses produtos de combustão sairão geralmente do galpão 100 através da rota esperada (através do cano de exaustão 305, do ventilador 320 e da chaminé 325). Deste modo, isto contribui para evitar que os produtos de combustão entrem na câmara de secagem principal 120 e, por conseguinte, entrem em contato com, e potencialmente contaminem o tabaco que está sendo ali curado.

[0052] Note-se que a chaminé 325 está a jusante do ventilador 320. Consequentemente, o ventilador tenderá a empurrar o ar para dentro da chaminé (em contraste com o ar de extração do cano de exaustão 305). Isto criará, assim, uma pressão positiva na chaminé 325, ou seja, a pressão dentro da chaminé é geralmente maior do que a pressão ambiente (que será geralmente a pressão atmosférica). Consequentemente, o ventilador 320 encontra-se geralmente localizado fora do galpão 100 (como mostrado na Figura 5), ou então pelo menos imediatamente adjacente à parede interna do galpão, de modo que a região de pressão mais elevada (positiva) criada imediatamente a jusante do ventilador 320 está localizada fora do galpão. Isto ajuda assim a assegurar que qualquer fuga causada por tal pressão positiva possa ser ventilada externamente, em vez de fluir para dentro do galpão.

[0053] A Figura 5 ilustra esquematicamente o fluxo criado pelo ventilador 320. Em particular, as setas formadas a partir de linhas tracejadas indicam o fluxo principal de ar/vapor (incluindo fumaça) através do sistema de aquecimento, nomeadamente através da válvula de entrada 203 para a câmara de fornalha 211, para fora do topo da câmara de fornalha e para dentro do permutador de calor 219 (não mostrado na Figura 5), para dentro do cano de exaustão 305, através do ventilador 320, para cima da chaminé 325, e depois escapa para fora do topo da chaminé 325. A Figura 5 também contém algumas setas formadas a partir de linhas curtas, pontilhadas e com um preenchimento de cinza sólido. Estas setas pontilhadas são indicativas de fluxo de ar/vapor em pontos potenciais de vazamento. Em particular, a pressão negativa criada pelo ventilador 320 tende a extrair os produtos de combustão destes locais de fuga em potencial para o fluxo principal de ar/vapor, tal como representado pelas setas tracejadas, pelo que os produtos de combustão acabam sendo descarregados ou ventilados conforme desejado pela chaminé 325 (em vez de vazar ou escapar para o interior do galpão).

[0054] Deve-se apreciar que galpões de cura por calor de exaustão já existentes podem ser fornecidos com um aquecedor 160, um cano de exaustão 305 e uma chaminé 325. Nestas circunstâncias, o ventilador 320 pode ser facilmente integrado em um galpão de cura por calor de exaustão já existente, posicionando o ventilador tal como ilustrado nas Figuras 4 e 5. Esta capacidade de adaptar retroativamente um ventilador 320 a um galpão existente, sem ter de efetuar grandes alterações na configuração geral do galpão de cura por calor de exaustão, ajuda a evitar um período de inatividade significativo no funcionamento do galpão 100 e a conter custos ao implementar um sistema de pressão negativa.

[0055] A Figura 6 é um gráfico que ilustra de forma esquemática como um sistema de pressão negativa tal como aqui descrito pode ajudar a reduzir os níveis de um BaP (Benzo[a]pireno) que é encontrado nas folhas de tabaco. Em particular, a barra mais à esquerda representa o nível de BaP nas folhas de tabaco antes da cura, e pode-se observar que este é um nível relativamente baixo. A barra mais à direita ilustra, contudo, que a cura convencional pode levar a um aumento significativo no nível de BaP nas folhas de tabaco após a cura. Este aumento é geralmente atribuído a produtos de combustão (tais como gases de exaustão) que escapam do aquecedor 160 utilizado para conduzir o processo de cura para a câmara de secagem principal 120, após o que ele pode descer ou assentar sobre as folhas de tabaco. Em contraste, a barra central mostra que a contaminação de BaP das folhas de tabaco pode ser significativamente reduzida pela utilização de um sistema de aquecimento de pressão negativa como aqui descrito. Em particular, o sistema de pressão negativa ajuda a impedir que produtos de combustão (tais como BaP) sofram exaustão do aquecedor 160 para dentro da câmara de secagem 120 e, portanto, ajudam a assegurar que tais produtos de combustão não são capazes de contaminar o tabaco que está sendo curado na câmara de secagem. Verificou-se que a redução em BaP para a barra central pode ser tão alta quanto 95% em comparação com a barra mais à direita, de modo que o tabaco curado resultante possui níveis de BaP que são próximos dos encontrados em folhas verdes antes da cura (como pela barra mais à esquerda).

[0056] A Figura 7 é um fluxograma que ilustra de forma esquemática um processo para a cura de tabaco por calor de exaustão, por exemplo, com o sistema de cura de chaminés tal como mostrado nas Figuras 1-5, de acordo com algumas formas de realização da invenção. O processo de cura começa em 610 com o tabaco na câmara de secagem 120 a uma temperatura relativamente baixa. Consequentemente, em 620, a válvula de entrada de ar 203 para dentro da fornalha 210 e o ventilador associado são ajustados para proporcionar um fluxo de ar elevado para dentro da fornalha para suportar uma elevada taxa de combustão. Ao mesmo tempo, em 630, o ventilador 320 é também configurado a um nível elevado de modo a remover os produtos de exaustão, etc., da câmara de combustão a uma taxa elevada, ajudando assim a manter uma pressão negativa dentro do sistema de aquecimento (fornalha 210, permutador de calor 219, tubo de exaustão 250 e cano de exaustão 305), como descrito acima.

[0057] Como consequência do funcionamento da fornalha, em 640 a temperatura dentro do galpão aumenta. Para evitar o superaquecimento, em 650 a válvula de entrada de ar 203 para dentro da fornalha 210 e o ventilador associado são ajustados para proporcionar um fluxo de ar inferior para dentro da fornalha para suportar uma taxa de combustão reduzida (em comparação com o fluxo de ar e a taxa de combustão em 620 e 630 acima). Do mesmo modo, o ventilador 320 é também ajustado em 660 para remover os produtos de exaustão, etc., da câmara de combustão a uma taxa mais baixa, mantendo ainda uma pressão negativa dentro do sistema de aquecimento.

[0058] Será apreciado que, embora a Figura 7 represente um processo de duas etapas, com uma primeira etapa com uma elevada taxa de fluxo de ar para dentro da fornalha 210, e produtos de combustão para fora da fornalha 210, seguida de uma segunda etapa a uma taxa de fluxo mais baixa, na prática a taxa de fluxo pode ser reduzida mais gradualmente, para refletir um aumento gradual da temperatura do galpão. Por exemplo, a taxa de fluxo da válvula de entrada de ar 203 e do ventilador 320 pode ser reduzida de modo continuo, ou em duas ou mais etapas discretas (incrementais), à medida que a temperatura aumenta.

[0059] Em algumas implementações, a válvula de entrada de ar 203 pode ser fechada quando a câmara de secagem 120 (e/ou a fornalha 210) atingir a temperatura desejada. Nestas circunstâncias, o ventilador 320 pode ainda ser acionado para criar pressão negativa dentro do sistema de aquecimento (de modo a continuar a suprimir vazamentos de fumaça do aquecedor 160), mas a uma taxa reduzida, para ajudar a evitar o colapso do fogo dentro da câmara de fornalha 211.

[0060] As configurações da válvula de entrada de ar 203 e do ventilador 320 proporcionam, portanto, uma funcionalidade dupla para o processo de cura por calor de exaustão. Em primeiro lugar, podem ser configuradas para produzir uma pressão negativa dentro do sistema de aquecimento, como descrito acima, para ajudar a reduzir a fuga de fumaça a partir do aquecedor 160. Em segundo lugar, podem ser configuradas para controlar a taxa de combustão, tipicamente de modo que a taxa de combustão seja reduzida enquanto a temperatura do galpão aumenta. Note-se que esta última funcionalidade, o controle da taxa de combustão, é realizada mantendo uma pressão negativa dentro do sistema de aquecimento, de modo que a primeira e segunda funcionalidade são executadas em conjunto umas com as outras.

[0061] As configurações da válvula de entrada de ar 203 e do ventilador 320 podem ser determinadas pelo painel de controle 340. Em algumas implementações, isto pode ser realizado em uma base automática (ou semiautomática). Por exemplo, o painel de controle pode receber informação sobre a temperatura atual na câmara de secagem 120 de um ou mais sensores de temperatura no galpão. O painel de controle pode então ajustar a taxa de fluxo da válvula de entrada de ar 203 e do ventilador 320 de acordo com a temperatura medida no galpão, pelo que a taxa de fluxo é geralmente diminuída à medida que a temperatura no galpão aumenta.

[0062] Em algumas implementações, o ventilador 320 é fornecido com um inversor de frequência (não ilustrado nas Figuras), que é utilizado pelo painel de controle 340 para controlar a taxa de fluxo através do ventilador. A salda do inversor de frequência é utilizada para acionar a operação (rotação) do ventilador 320. 0 painel de controle 340 pode enviar comandos adequados ao inversor de frequência para reduzir ou aumentar a frequência de rotação do ventilador e, consequentemente, diminuir ou aumentar respectivamente a taxa de fluxo através do ventilador (e o diferencial de pressão resultante).

[0063] Em um exemplo de implementação, o ventilador 320 é um ventilador centrifugo com uma potência de aproximadamente 550 Watts e produz (gera) uma redução de pressão de aproximadamente 750 Pascais dentro do tubo de exaustão 305, do cano de exaustão 250 e do permutador de calor 219. Isto representa uma pressão negativa de 750 Pascais (cerca de 0,75%) em relação à pressão atmosférica ou ambiente (que é tipicamente da ordem de 100.000 Pascais).

[0064] Será apreciado que estas figuras são proporcionadas apenas a titulo de exemplo, e outras implementações podem utilizar um ventilador com um nivel de potência diferente e/ou produzir um nivel diferente de pressão negativa, dependendo do ventilador em particular e da configuração do aparelho em geral. Por exemplo, a pressão reduzida (negativa) produzida pelo ventilador pode ser pelo menos 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,5% ou 0, 7% da pressão atmosférica e pode situar-se em uma gama formada por um (qualquer) destes limites inferiores combinados com um limite superior de não mais que 1%, 2% ou 5% da pressão atmosférica.

[0065] Em geral, a abordagem de cura por calor de exaustão aqui descrita, incluindo a provisão de pressão negativa e o controle da taxa de combustão, oferece uma série de benefícios, incluindo melhoria da taxa de combustão para diferentes estágios de cura, redução do consumo de lenha, redução de vazamento de fumaça no galpão, redução do depósito de cinzas no cinzeiro 216 (e outros componentes do aquecedor 160) e aumento da qualidade do tabaco (redução de contaminação por fumaça, etc.).

[0066] Embora a descrição acima tenha focado em certas formas de realização do aquecedor 160, o especialista na técnica estará ciente de várias modificações potenciais, aperfeiçoamentos, simplificações, etc., de acordo com as circunstâncias de qualquer implementação dada. Por exemplo, o sistema aqui descrito pode ser utilizado para secar ou curar diferentes partes de plantas e/ou alimentos (não apenas tabaco) - por exemplo, grãos e chá. Além disso, a fornalha 210 pode utilizar uma fonte de calor (combustão) diferente em vez de madeira, tal como gás de petróleo liquido (GLP), carvão, biomassa, etc. Além disso, em algumas implementações, o ventilador 320 pode ser operado a uma taxa constante para produzir pressão negativa, mas sem utilizar o ventilador 320 para tentar controlar a taxa de combustão. Com efeito, tais implementações executam a primeira funcionalidade mencionada acima de proporcionar pressão negativa, mas não a segunda funcionalidade mostrada na Figura 7, de variar a taxa de combustão de acordo com a temperatura do galpão (e/ou quaisquer outros parâmetros relevantes).

[0067] O especialista na técnica entenderá ainda que o aquecedor pode incluir um tipo diferente de permutador de calor, por exemplo, gás-para-líquido, dependendo de como o calor é transferido da fornalha para o material a ser aquecido. Além disso, outras técnicas para ajudar a reduzir ou minimizar o vazamento de fumaça podem também ser utilizadas pela modificação do aquecedor 160 descrito ou aplicadas aos sistemas convencionais já disponíveis no mercado, tais como junções de canos com flanges e grampos (por exemplo, para o exaustor 250), canos de peça única e contínua (sem junções, por exemplo, junções originais soldadas) para o permutador de calor, e/ou a utilização de materiais de vedação nessas junções, por exemplo, polímeros sintéticos utilizados na indústria automobilística.

[0068] Em conclusão, a fim de abordar várias questões e avançar a arte, esta divulgação mostra, a título de ilustração, várias formas de realização em que as invenções reivindicadas podem ser praticadas. As vantagens e características da divulgação são apenas uma amostra representativa de formas de realização e não são exaustivas e/ou exclusivas. Eles são apresentados apenas para auxiliar na compreensão e ensinar as invenções reivindicadas. Deve ser entendido que as vantagens, formas de realização, exemplos, funções, características, estruturas e/ou outros aspectos da divulgação não devem ser considerados limitações da divulgação como definido pelas reivindicações ou limitações em equivalentes às reivindicações e que outras formas de realização podem ser utilizadas, e podem ser feitas modificações sem se afastar do âmbito das reivindicações. Várias formas de realização podem compreender adequadamente, consistir, ou consistir essencialmente em várias combinações dos elementos, componentes, características, partes, etapas, meios, etc. descritos, que não os aqui especificamente descritos. A divulgação pode incluir outras invenções não reivindicadas presentemente, mas que podem ser reivindicadas no futuro.

REIVINDICAÇÕES

Claims (27)

1. Um aparelho para utilização em um galpão de cura por calor de exaustão, caracterizado por compreender: Uma câmara de combustão para queimar combustível; Um cano de exaustão para permitir que os gases de combustão saiam da câmara de combustão; e Um ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para fora da câmara de combustão e para gerar uma pressão negativa dentro da câmara de combustão e do cano de exaustão em comparação com a pressão fora do aparelho.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um permutador de calor localizado entre a câmara de combustão e o cano de exaustão para utilização no aquecimento de ar que recircula no interior do galpão, em que a pressão negativa também é gerada dentro do permutador de calor.

3. Aparelho de acordo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo ventilador estar localizado adjacente a ou em uma parede do galpão.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o ventilador estar localizado fora do galpão.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo galpão compreender ainda uma chaminé, e pelo ventilador estar localizado entre o cano de exaustão e a chaminé.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por compreender ainda uma válvula de entrada de ar para proporcionar um fornecimento de ar à câmara de combustão.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender ainda um ventilador de entrada para fornecer ar do exterior do galpão através da válvula de entrada de ar como o fornecimento de ar para a câmara de combustão.

8. Aparelho de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizado por compreender ainda um sistema de controle para controlar a taxa de combustão na câmara de combustão, ajustando (i) o ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão e (ii) o fornecimento de ar através do ar válvula de entrada.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo sistema de controle ajustar o ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para operar a uma taxa mais lenta e reduzir o fornecimento de ar através da válvula de entrada de ar para diminuir a taxa de combustão na câmara de combustão, enquanto se mantém a pressão negativa nele contida.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender ainda um ou mais sensores para medir a temperatura no galpão, em que o sistema de controle ajusta o ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão e o fornecimento de ar através da válvula de entrada de ar com base na temperatura medida.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo sistema de controle ser configurado para reduzir a taxa de combustão, mantendo a pressão negativa, em resposta a um aumento da temperatura medida.

12. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado por compreender ainda um inversor de frequência para utilização pelo sistema de controle para ajustar o ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão.

13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pela pressão negativa atuar para impedir o vazamento de gases de combustão do aparelho para o interior do galpão.

14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo ventilador ser um ventilador centrifugo.

15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo aparelho estar configurado para queimar madeira na câmara de combustão.

16. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pela pressão negativa ser pelo menos 0,2% da pressão atmosférica.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pela pressão negativa ser pelo menos 0,6% da pressão atmosférica.

18. Um método para a geração de pressão negativa em um galpão de cura por calor de exaustão, caracterizado por: Queimar combustível em uma câmara de combustão; Proporcionar um cano de exaustão para permitir que os gases de combustão saiam da câmara de combustão; e Operar um ventilador para extrair os gases de combustão ao longo do cano de exaustão para longe da câmara de combustão e gerar uma pressão negativa dentro da câmara de combustão e do cano de exaustão em comparação com a pressão ambiente.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por também proporcionar ar para dentro da câmara de combustão através de uma válvula de entrada de ar.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado por compreender ainda o controle da velocidade de combustão na câmara de combustão, ajustando o ventilador e o fornecimento de ar através da válvula de entrada de ar.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por compreender ainda o ajuste do ventilador para operar a uma velocidade mais lenta e reduzir o fornecimento de ar através da válvula de entrada de ar para diminuir a taxa de combustão na câmara de combustão, mantendo a pressão negativa na mesma.

22. Método de acordo com a reivindicação 21, caracterizado por compreender ainda a medição da temperatura no galpão e ajustar o ventilador e o fornecimento de ar através da válvula de entrada de ar com base na temperatura medida.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por compreender ainda a redução da taxa de combustão, mantendo a pressão negativa, em resposta a um aumento da temperatura medida.

24. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 23, caracterizado pela pressão negativa atuar para evitar o vazamento de gases de combustão para dentro do galpão.

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 24, caracterizado pela pressão negativa ser pelo menos 0,2% da pressão atmosférica.

26. Método de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pela pressão negativa ser pelo menos 0,6% da pressão atmosférica.

27. Um aparelho para utilização em um galpão de cura por calor de exaustão caracterizado por ser substancialmente como aqui definido com referência aos desenhos anexos.