BR102021013275B1 - Equipamento de processamento de resíduos de alimentos e método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos - Google Patents
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Abstract
equipamento de processamento de resíduos de alimentos e método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos. é revelado um equipamento de processamento de resíduos de alimentos que, além de compreender componentes e sistemas essenciais à sua operação fundamental, compreende ainda uma listagem classificatória de resíduos de alimentos acessível e selecionável por meio da interface. é também revelado um método de operação do equipamento de processamento de resíduos de alimentos que, fundamentado no conceito de aprendizagem de máquina, determina os principais parâmetros funcionais do referido equipamento a partir da classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e de dados históricos de parâmetros alvo aplicados em operações de alta eficiência energética.
Description
[001] A invenção em questão refere-se a um equipamento de processamento de resíduos de alimentos e, mais particularmente, um equipamento de processamento de resíduos de alimentos que, hábil de operar em escala industrial, tem seu funcionamento norteado por variáveis de entrada e por “aprendizado de máquina” , preferencialmente, utilizando o conceito de “aprendizagem por reforço”.
[002] A invenção em questão refere-se também ao método de operação do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, o qual tem por premissa otimizar as variáveis de operação do equipamento com base em variáveis relacionadas aos resíduos de alimentos.
[003] No que diz respeito aos equipamentos de processamento de resíduos de alimentos, o atual estado da técnica é fundamentalmente integrado por dois campos tecnológicos isolados e não interdependentes.
[004] O primeiro campo tecnológico é integrado por equipamentos de processamento de resíduos de alimentos conhecidos como biodigestores mecânicos.
[005] Como é do conhecimento dos técnicos versados no assunto, os biodigestores mecânicos compreendem, fundamentalmente, equipamentos integrados por uma câmara de “digestão”, por um mecanismo de mistura, por um meio de abastecimento de água, por um meio de aquecimento de água e por um meio de abastecimento de ar.
[006] Em linhas gerais, resíduos de alimentos são frequentemente descartados na câmara de digestão de modo a renovar a atividade biológica de decomposição. O processo de “digestão” é contínuo, sendo viabilizado pela constante acumulação de massa de resíduos de alimentos e pelo constante descarte automático do material “digerido”. Após cada descarte, o mecanismo de mistura é ativado para que novos resíduos se misturem com resíduos antigos, aumentando a exposição dos novos materiais aos microrganismos existentes na câmara de “digestão”. De forma simultânea à ativação do mecanismo de mistura, água em temperatura controlada e pré- definida irriga a massa de resíduos para manter a temperatura interna do processo, promovendo a homogeneização da mistura. Após o período de mistura, o mecanismo de mistura e a irrigação de água são desativados para que a atividade biológica de decomposição exerça a função de “digerir os resíduos”. O meio de abastecimento de ar é constantemente ativado para que a massa de resíduos se mantenha oxigenada, para assim evitar a geração de odores, normalmente causados pela ausência de oxigênio. A câmara de “digestão” compreende ainda, em sua porção inferior, uma peneira de malha fina, sendo que todo material “digerido” decanta e passa pela peneira, sendo então acumulado em uma calha de retenção cuja saída é controlada por uma válvula de descarga para descarte do líquido extraído do processo.
[007] Exemplos de biodigestores mecânicos são descritos nos documentos patentários WO2015199885 e US9977414.
[008] O documento patentário WO2015199885 descreve, basicamente, uma estação de processamento de resíduos de alimentos integrada por um tanque de armazenamento, uma entrada de água e um misturador os resíduos alimentares dispostos no tanque de armazenamento. A estação de processamento de resíduos de alimentos compreende ainda uma balança capaz de detectar o peso dos resíduos alimentares antes de serem misturados, um controlador conectado ao e em comunicação com a balança, e um módulo remoto que está em comunicação com o controlador e é capaz de calcular, com base no peso detectado, uma quantidade total de resíduos de alimentos misturados pelo e recebidos pelo tanque de armazenamento ao longo de um tempo predeterminado.
[009] O documento patentário US9977414 descreve, basicamente, um equipamento de eliminação de resíduos alimentares que, além dos componentes triviais (misturador, balança, dentre outros), é ainda integrado por um microprocessador e uma conexão em comunicação de dados com uma nuvem analítica. Esta conexão permite que o equipamento transmita código de status (sucesso ou falha, basicamente) e quantidade de lixo para bancos de dados centralizados que podem fornecer relatórios a um usuário final.
[0010] O segundo campo tecnológico refere-se aos equipamentos computacionais destinados à mensuração ou monitoramento do desperdício de alimentos. Em linhas gerais, este campo tecnológico é integrado por equipamentos computacionais que, nunca relacionados às máquinas capazes de “digerir” resíduos de alimentos, têm por objetivo gerar dados estatísticos quanto ao mau uso de recursos alimentares. Os documentos patentários BR1120160243005 e US7415375 descrevem exemplos de soluções técnicas pertencentes a este segundo campo tecnológico.
[0011] O documento patentário BR1120160243005 descreve um equipamento para monitoramento de desperdício de alimentos integrado por um mecanismo de pesagem configurado para pesar um receptáculo de desperdícios alimentares provenientes de uma pluralidade de eventos de descarte consecutivos antes de se esvaziar, um processador configurado para medir a diferença de peso do receptáculo de desperdícios entre cada evento de descarte e calcular o peso de um evento de descarte com base na diferença e uma interface de usuário configurada para receber pelo menos uma indicação categorizando o desperdício alimentar em um evento de descarte realizado por um usuário. É previsto ainda um servidor central, configurado para receber pesos e categorizações de eventos de descarte provenientes de uma pluralidade de locais. Tal concretização possibilita a implementação de um método de monitoramento de desperdício de alimentos segundo o qual a diferença entre um primeiro peso desperdícios após um primeiro evento de descarte e um segundo peso após um segundo evento de descarte é associada a uma entrada de um usuário para categorizar o desperdício alimentar do segundo evento de descarte.
[0012] O documento patentário US7415375 descreve um equipamento de monitoramento de resíduos alimentares acoplado a uma balança eletrônica para pesar resíduos alimentares, sendo que o dispositivo de monitoramento pode capturar e registrar o peso dos resíduos alimentares, bem como informações relacionadas (como o tipo de alimento desperdiçado, o motivo pelo qual o alimento se tornou desperdiçado) para gerar informações administrativas como, por exemplo, um relatório resumindo o valor monetário dos resíduos alimentares gerados ao longo de um intervalo de tempo.
[0013] Embora estes dois campos tecnológicos compreendam soluções técnicas razoavelmente eficientes, é notório observar a impossibilidade de cooperação entre ambos.
[0014] Isto significa que, considerando as limitações funcionais e operacionais existentes, as atuais soluções mecânicas ou eletromecânicas destinadas à eliminação de resíduos de alimentos não podem ser integradas aos atuais equipamentos computacionais destinados à mensuração ou monitoramento do desperdício de alimentos. Neste mesmo sentido, isto também significa que os equipamentos computacionais destinados à mensuração ou monitoramento do desperdício de alimentos não podem ser naturalmente implementados nas atuais soluções mecânicas ou eletromecânicas destinadas à eliminação de resíduos de alimentos.
[0015] A impossibilidade de integração entre estes dois campos tecnológicos deve-se ao fato de que soluções mecânicas ou eletromecânicas destinadas à eliminação de resíduos de alimentos não permitem a classificação de resíduos de alimentos e ao fato de que os equipamentos computacionais destinados à mensuração ou monitoramento do desperdício de alimentos não compreendem meios próprios para “digerir” resíduos de alimentos.
[0016] Consequentemente, a gestão inteligente (monitoramento de resíduos de alimentos e observância das condições sanitárias de descarte de resíduos de alimentos) de uma cozinha industrial ou um restaurante de grande movimento, por exemplo, requer que os resíduos de alimentos sejam, primeiramente submetidos, a um equipamento computacional destinado à mensuração ou monitoramento do desperdício de alimentos e, posteriormente, a uma solução mecânica ou eletromecânica destinada à eliminação de resíduos de alimentos. Evidentemente, o manuseio prolongado destes resíduos de alimentos é altamente indesejável, operacionalmente inviável em função de sua necessidade de mão de obra dedicada para realizar o processo de controle, classificação e registro de informações, e, em casos mais graves, pode trazer risco à saúde dos operadores de manuseio e/ou risco à higiene da cozinha industrial ou restaurante de grande movimento. É com base neste cenário que surge a invenção em questão.
[0017] Tendo em vista as soluções técnicas pertencentes ao atual estado da técnica e suas limitações, é o objetivo principal da invenção em questão revelar um equipamento (e seu respectivo método de operação) de processamento de resíduos de alimentos integrado por, de forma cooperante e integrada, um "módulo de digestão", um "módulo de interface", um "módulo de operação", sendo o referido "módulo de digestão" hábil de “digerir” resíduos de alimentos, sendo o "módulo de interface" hábil de permitir a inserção de variáveis classificatórias relacionadas aos resíduos de alimentos descartados, e sendo o "módulo de operação", local ou remoto, hábil de controlar as variáveis de operação do "módulo de digestão" com base nas variáveis oriundas do "módulo de interface".
[0018] É também um dos objetivos da invenção em questão que o equipamento de processamento de resíduos de alimentos ora revelado compreenda ainda um "módulo remoto de análise” hábil de fornecer e armazenar informações complementares sobre os resíduos de alimentos a partir da combinação entre as variáveis oriundas do "módulo de interface", os dados de saída do "módulo de operação" e de informações complementares atribuídas por gestores de cozinhas industrial ou de restaurantes de grande movimento.
[0019] Adicionalmente, é também um dos objetivos da invenção em questão otimizar o gerenciamento de resíduos e, mais particularmente, otimizar a eliminação de resíduos de alimentos oriundos do descarte de refeições produzidas em escalada industrial (em cozinhas industriais e restaurante de grande movimento, por exemplo) por meio da implementação de métodos de “aprendizado de máquina” no "módulo de digestão" do equipamento de processamento de resíduos de alimentos ora revelado. Neste contexto, é um dos objetivos da invenção em questão que o gerenciamento e eliminação de resíduos de alimentos oriundos do descarte de refeições produzidas em escalada industrial torne-se mais eficiente a partir do "módulo de operação", o qual é hábil de controlar as variáveis de operação do "módulo de digestão" com base nas variáveis oriundas do "módulo de interface".
[0020] Todos os objetivos anteriormente citados são integralmente alcançados por meio do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, o qual compreende pelo menos uma câmara de digestão acessível por meio de pelo menos uma abertura cooperante com pelo menos uma porta, pelo menos um eixo misturador integrado por múltiplas pás de mistura e acionado por pelo menos um motor elétrico cooperante com pelo menos um mecanismo de transmissão, pelo menos um meio de controle de entrada de água cooperante com pelo menos uma via de entrada de água, pelo menos um meio de aquecimento de água cooperante com pelo menos um meio de distribuição de água, pelo menos sensor de mensuração de carga associado ao chassi do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, pelo menos uma unidade de processamento de dados compreendendo pelo menos um núcleo de processamento de dados, pelo menos uma unidade de memória, pelo menos uma porta de entrada de sinais, e pelo menos uma porta de saída de sinais e pelo menos uma unidade de conexão de rede, e pelo menos um sensor de temperatura de água.
[0021] De acordo com a invenção em questão, a cooperação entre a abertura e a porta da câmara de digestão é monitorada por pelo menos um sensor de porta.
[0022] De acordo com a invenção em questão, o referido eixo misturador integrado por múltiplas pás de mistura é disposto no interior da câmara de digestão.
[0023] De acordo com a invenção em questão, o meio de distribuição de água é hábil de introduzir água aquecida no interior da câmara de digestão.
[0024] De acordo com a invenção em questão, a unidade de processamento de dados é hábil de enviar sinais de acionamento ao motor elétrico, ao meio de controle de entrada de água e ao meio de aquecimento de água, e hábil de receber sinais de resposta do sensor de porta, do sensor de mensuração de carga, da interface e do sensor de temperatura de água.
[0025] Um dos grandes méritos da invenção em questão resta no fato de que o referido equipamento de processamento de resíduos de alimentos compreende ainda pelo menos uma listagem classificatória de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados e acessível e selecionável por meio da interface.
[0026] Desta forma, a unidade de processamento de dados determina pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico, pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água e pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água com base na combinação de, pelo menos, os sinais de resposta do sensor de mensuração de carga e a seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface.
[0027] Todos os objetivos anteriormente citados são também alcançados por meio do método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, o qual é especialmente aplicável no equipamento de processamento de resíduos de alimentos tal como definido anteriormente.
[0028] De acordo com a invenção em questão, a unidade de processamento de dados envia pelo menos um sinal de controle ao motor elétrico com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico para a classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos, a unidade de processamento de dados envia pelo menos um sinal de controle ao meio de controle de entrada de água com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água, e a unidade de processamento de dados envia pelo menos um sinal de controle ao meio de aquecimento de água com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos com base no histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água.
[0029] Ainda de acordo com a invenção em questão, a listagem classificatória de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados compreende ainda, de forma relacional, o histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico, o histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água e o histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água para cada tipo ou grupo de resíduos de alimentos.
[0030] O equipamento de processamento de resíduos de alimentos e o método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos são mais bem compreendidos por meio das figuras abaixo listadas, as quais:a figura 1 ilustra, de forma esquemática, o equipamento de processamento de resíduos de alimentos de acordo com a invenção em questão; eas figuras 2, 3 e 4 ilustram, de forma esquemática, os principais componentes que integram o equipamento de processamento de resíduos de alimentos de acordo com a invenção em questão.
[0031] Preliminarmente, destaca-se que a invenção comtempla dois objetos que, embora interdependentes, podem ser analisados de forma individual.
[0032] Neste sentido, o primeiro objeto da invenção em questão trata-se de um equipamento de processamento de resíduos de alimentos, e o segundo objeto da invenção em questão trata-se do método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos.
[0033] Tal como esquematicamente ilustrado nas figuras 1, 2, 3 e 4, o referido equipamento de processamento de resíduos de alimentos (que também pode ser referenciado como um biodigestor ou digestor mecânico, sendo estas duas nomenclaturas amplamente empregadas no mercado consumir deste tipo de equipamento) compreende, em sua concretização preferencial, câmara de digestão 1, um eixo misturador 2 integrado por múltiplas pás de mistura 21, um meio de controle de entrada de água 4, um meio de aquecimento de água 5, quatro sensores de mensuração de carga 6, uma unidade de processamento de dados 7, e sensores de temperatura de água 10.
[0034] Vale destacar que, por se tratar de um equipamento eletromecânico, o equipamento de processamento de resíduos de alimentos é alimentado por energia elétrica oriunda de uma fonte externa.
[0035] Evidentemente, a concretização preferencial do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a invenção em questão, pode incluir demais componentes e subsistemas comuns e amplamente conhecidos pelos técnicos versados no assunto.
[0036] Ainda de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, a câmara de digestão 1, disposta no interior da área definida pelo chassi 61 do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, é fechada e acessível por meio de uma abertura 11, a qual é cooperante com uma porta 12. É importante destacar que, preferencialmente, a cooperação entre a abertura 11 e a porta 12 é monitorada por sensor de porta 13, o qual pode compreender um sensor magnético ou equivalente.
[0037] O anteriormente citado eixo misturador 2 integrado por múltiplas pás de mistura 21 encontra-se disposto no interior da câmara de digestão (1), e é acionado por um motor elétrico (3) cooperante com pelo menos um mecanismo de transmissão (31). Isto significa que o movimento rotacional das pás de mistura 21, no interior da câmara de digestão (1), é impulsionado pelo movimento do eixo rotativo do motor elétrico 3, sendo que, de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, o citado mecanismo de transmissão (31) compreende qualquer tipo conhecido de meio de transmissão de movimentos rotativos hábil de associar o eixo rotativo do motor elétrico 3 ao eixo misturador 2.
[0038] Conforme mais bem ilustrado na figura 4, o meio de controle de entrada de água 4 compreende uma válvula que, eletricamente controlada, é cooperante com, no mínimo, uma via de entrada de água 41. Preferencialmente, o referido meio de controle de entrada de água 4 compreende uma válvula-solenoide.
[0039] Ainda conforme mais bem ilustrado na figura 4, o meio de aquecimento de água 5 compreende uma aquecedor que, eletricamente controlado, é cooperante com, no mínimo, um meio de distribuição de água 51 sendo hábil de introduzir água aquecida no interior da câmara de digestão 1. Preferencialmente, o referido meio de aquecimento de água 5 compreende um aquecedor resistivo ou um aquecedor a gás, e o meio de distribuição de água 51 compreende uma tubulação que com pelo menos uma saída de água direcionada ao interior da câmara de digestão 1.
[0040] De acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, são previstos quatro sensores de mensuração de carga 6 associados ao chassi 61 do equipamento de processamento de resíduos de alimentos. Preferencialmente, mas não limitativamente, os sensores de mensuração de carga 6 compreendem células de carga.
[0041] Também de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, os sensores de temperatura de água 10 compreendem sensores de temperatura que, dispostos em pelo menos um ponto de circulação de água aquecida (preferencialmente, próximos às saídas de água quente do meio de distribuição de água 51), são hábeis de converter a informação de temperatura mensurada em sinais eletrônicos relacionais, como é o caso dos sensores de temperatura tipo termopar.
[0042] A unidade de processamento de dados 7, de acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, é provida de núcleo de processamento de dados, uma unidade de memória, uma porta de entrada de sinais, uma porta de saída de sinais e uma unidade de conexão de rede. Em linhas gerais, a referida unidade de processamento de dados 7 compreende um microcomputador ou um microcontrolador do tipo utilizado em equipamentos industriais eletromecânicos.
[0043] Em linhas gerais, a referida unidade de processamento de dados 7 é hábil de enviar sinais de acionamento ao motor elétrico 3, ao meio de controle de entrada de água 4 e ao meio de aquecimento de água 5, e hábil de receber sinais de resposta do sensor de porta 13, do sensor de mensuração de carga 6, da interface 8 e do sensor de temperatura de água 10.
[0044] Como é possível notar, todos os elementos acima citados e detalhados compreendem, de uma forma ou outra, elementos já conhecidos e já observados em digestores mecânicos tradicionais e pertencentes ao atual estado da técnica. Assim, destaca-se que o grande mérito inventivo do primeiro objeto da invenção em questão reside no fato de que o equipamento de processamento de resíduos de alimentos ora revelado compreende ainda uma interface 8 operável por um usuário, a qual é hábil de exibir, além de informações gerais do funcionamento do referido equipamento de processamento de resíduos de alimentos, uma listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados 7. Evidentemente, a interface 8 operável por um usuário, além de exibir a citada listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos, permite ainda que os usuários selecionem itens desta listagem classificatória 9.
[0045] Desta forma, pode-se afirmar que, mesmo que de forma intangível, o equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com o primeiro núcleo inventivo da invenção em questão, compreende uma listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados 7, a qual é acessível e selecionável por meio da interface 8. Assim, em função de todas as características e elementos anteriormente descritos, a unidade de processamento de dados 7 torna-se hábil de determinar pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico 3, pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água 4 e pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água 5 com base na combinação de, pelo menos, os sinais de resposta do sensor de mensuração de carga 6 e a seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados 7 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8.
[0046] De acordo com a concretização preferencial da invenção em questão, que a listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados 7 é originária de um servidor externo, sendo transmitida à unidade de processamento de dados 7 por meio de sua unidade de conexão de rede, ou ainda, por qualquer outro meio de transferência de arquivos digitais como, por exemplo, a transferência por meio de um dispositivo de memória USB. Isto permite que usuários qualificados possam atualizar a listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos sempre que necessário.
[0047] É importante destacar ainda que, embora possivelmente oriunda de uma fonte externa, a citada listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos deve, preferencialmente, sempre estar armazenada na (unidade de memória) da unidade de processamento de dados 7 para que o equipamento de processamento de resíduos de alimentos possa, com segurança, funcionar mesmo quando desconectado de redes externas.
[0048] O grande objetivo a ser alcançado pelo equipamento de processamento de resíduos de alimentos, conforme anteriormente descrito e de acordo com este primeiro núcleo inventivo, é vincular as principais variáveis operacionais (parâmetros funcionais do motor elétrico 3, parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água 4 e parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água 5) do processo de biodigestor às “variáveis de entrada” dos resíduos de alimentos.
[0049] Como resultado deste vínculo, a unidade de processamento de dados 7 passa a ser capaz de alterar as referidas variáveis operacionais de acordo com dados mais específicos (seleção de acordo com a listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos e peso dos resíduos de alimentos classificados). Com isso, se alcança, em primeiro lugar, uma excelente eficiência energética, afinal, a energia elétrica gasta com as principais variáveis operacionais passa a ser otimizada em função da especificidade de operação adotada com base nas “variáveis de entrada” dos resíduos de alimentos.
[0050] Em segundo lugar, também é alcançada uma excelente eficiência no uso de água, afinal, a quantidade de água utilizada também passa a ser otimizada em função da especificidade de operação adotada com base nas “variáveis de entrada” dos resíduos de alimentos.
[0051] Isto significa que, e acordo com este núcleo inventivo, o equipamento de processamento de resíduos de alimentos tende a gastar menor quantidade de energia elétrica para, por exemplo, executar a digestão mecânica de descartes de café da manhã do que a digestão mecânica de descartes de almoço. Este resultado só é possível com a utilização da classificação de resíduos de alimentos como “variáveis de entrada”.
[0052] Desta forma, pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico 3 é determinado pela unidade de processamento de dados 7 por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8.
[0053] Neste mesmo sentido, pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água 4 é determinado pela unidade de processamento de dados 7 por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8.
[0054] Ainda, pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água 5 é determinado pela unidade de processamento de dados 7 por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8.
[0055] Para efeitos de suficiência descritiva, destaca-se que, de forma preferencial (e não limitativa), o principal parâmetro funcional do motor elétrico 3 a ser determinado pela unidade de processamento de dados 7 (por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8) é o parâmetro de tempo de funcionamento.
[0056] Neste mesmo sentido, o principal parâmetro funcional do meio de controle de entrada de água 4 a ser determinado pela unidade de processamento de dados 7 (por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8) é o tempo de admissão de água.
[0057] Ainda, o principal parâmetro funcional do meio de aquecimento de água 5 a ser determinado pela unidade de processamento de dados 7 (por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8) é a temperatura da água.
[0058] Conforme mencionado anteriormente, os parâmetros funcionais do motor elétrico 3, os parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água 4 e os parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água 5 são determinados pela unidade de processamento de dados 7 buscando a otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos mensurados pelo sensor de mensuração de carga 6.
[0059] A otimização da referida diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos, que também pode ser chamada de “taxa de digestão mecânica”, é sempre o indicador de eficiência operacional (que contempla a eficiência no consumo de energia elétrica e no uso de água) de um processo de digestão mecânica. Portanto, trata-se de um parâmetro mensurável. Evidentemente, a otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos é também a otimização energética deste processo.
[0060] Assim, a busca constante por esta otimização (otimização da “taxa de digestão mecânica” e da eficiência energética) está relacionada à determinação do melhor “tempo alvo” de acionamento do motor elétrico 3, ao melhor “tempo alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e à “temperatura alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5, afinal, são estas três variáveis que tem o maior uso energético em um processo de digestão mecânica.
[0061] Portanto, em uma primeira modalidade de funcionamento do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, os “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3, os “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e as “temperatura alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5 podem estar armazenadas, de forma relacional à combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6 e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface 8, na (unidade de memória) da unidade de processamento de dados 7.
[0062] Nesta primeira modalidade de funcionamento, uma determinada faixa numérica do “resultado de pesagens” (diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6) combinada a uma determinada classificação de resíduos de alimentos está relacionada a determinados “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3, “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e “temperatura alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5.
[0063] Exemplo 1: (vinte quilos de resíduos de alimentos de pães) está relacionado a (quinze minutos de acionamento do motor elétrico, cinco minutos de admissão de água e temperatura da água em cinquenta graus célsius).
[0064] Exemplo 2: (duzentos quilos de resíduos de alimentos de pães) está relacionado a (duas horas de acionamento do motor elétrico, cinco minutos de admissão de água e temperatura da água em cinquenta graus célsius).
[0065] Exemplo 3: (vinte quilos de resíduos de alimentos de carnes) está relacionado a (cinquenta minutos de acionamento do motor elétrico, vinte minutos de admissão de água e temperatura da água em duzentos graus célsius).
[0066] Nesta primeira modalidade de funcionamento, este relacionamento (tabela relacional) entre a uma determinada faixa numérica do “resultado de pesagens” (diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6) combinada a uma determinada classificação de resíduos de alimentos e determinados “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3, “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e “temperatura alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5 é estático.
[0067] Em uma segunda modalidade de funcionamento do equipamento de processamento de resíduos de alimentos, é introduzido o conceito de “aprendizado de máquina” à relação entre faixas numéricas do “resultado de pesagens” (diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelos sensores de mensuração de carga 6) combinada às classificações de resíduos de alimentos e “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3, “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e “temperatura alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5. Preferencialmente, é utilizando o conceito de “aprendizagem por reforço”.
[0068] E é nesta segunda modalidade de funcionamento do equipamento de processamento de resíduos de alimentos que reside o segundo objeto da invenção, bem como o segundo núcleo inventivo, o qual refere-se a um método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos e, mais particularmente, ao método de operação do equipamento de processamento de resíduos de alimentos anteriormente descrito e detalhado anteriormente.
[0069] O objetivo principal deste segundo núcleo inventivo refere-se, de forma bastante particular, à aplicação do conceito de “aprendizado de máquina” para a realização do ajuste automático das variáveis operacionais anteriormente citadas, visando atingir a melhor taxa de eficiência de digestão mecânica com base em históricos de processos anteriormente executados. Com isso, é alcançado o menor uso de recursos de água e energia, bem como uma menor intervenção manual nos ajustes de variáveis operacionais.
[0070] Para tanto, de acordo com o método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, segundo objeto da invenção em questão, a unidade de processamento de dados 7 envia pelo menos um sinal de controle ao motor elétrico 3 com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3 para a classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos, pelo menos um sinal de controle ao meio de controle de entrada de água 4 com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 e pelo menos um sinal de controle ao meio de aquecimento de água 5 com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos com base no histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5.
[0071] Adicionalmente, a unidade de processamento de dados 7 atualiza ainda os históricos relacionais presentes na listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos, de modo que:o histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3 é sempre atualizado com o tempo corrente de acionamento do motor elétrico 3 a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos. Esta atualização é realizada localmente e em pelo menos um servidor externo;o histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4 é sempre atualizado com o tempo corrente de acionamento do meio de controle de entrada de água 4 a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos. Esta atualização é realizada localmente e em pelo menos um servidor externo;o histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5 é sempre atualizado com a temperatura corrente da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5 a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos. Esta atualização é realizada localmente e em pelo menos um servidor externo.
[0072] Tendo em vista que estas atualizações são exportadas para servidores externos, é possível e preferencial que a unidade de processamento de dados 7, antes de enviar sinais de controle ao motor elétrico 3, ao meio de controle de entrada de água 4 e ao meio de aquecimento de água 5, busque, em servidores externos, atualizações do histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico 3, do histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água 4, e do histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água 5.
[0073] Ainda em relação a estas atualizações, é importante destacar que, conforme anteriormente explicitado, as atualizações dos históricos relacionais presentes na listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos são realizadas sempre que for identificada uma taxa de digestão mecânica (diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos) corrente melhor do que a taxa de digestão mecânica antecessora. Esta identificação de otimização de taxa de digestão mecânica (diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos) costuma ocorrer quando um processo de digestão mecânica “termina” antes do esperado, ou seja, quando um determinado valor referente à diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos é alcançado antes do esperado.
[0074] Nestas situações, a atualização de históricos relacionais presentes na listagem classificatória 9 de resíduos de alimentos é realizada automaticamente na (unidade de memória) da unidade de processamento de dados 7 e enviada para um servidor externo, para que todos os equipamentos de processamento de resíduos de alimentos conectados a uma mesma rede de dados (que também está conectada ao referido servidor externo) possam usufruir desta atualização de históricos.
[0075] Com isto, a eficiência operacional alcançada (as vezes ao acaso, as vezes forçada, vale mencionar) em um único equipamento de processamento de resíduos de alimentos é replicada para que todos os equipamentos de processamento de resíduos de alimentos conectados a uma mesma rede de dados também passem a funcionar com esta eficiência operacional.
[0076] Evidentemente, esta busca por atualizações pode ser realizada também de forma “manual” (via solicitação de um usuário por meio da interface 8), ou de forma automatizada, com uma frequência também determina da pelo usuário (por meio da interface 8).
[0077] É ainda importante destacar que o equipamento de processamento de resíduos de alimentos ora revelado pode (e costuma) operar de forma ininterrupta. Desta forma, seja na primeira modalidade de funcionamento ou na segunda modalidade de funcionamento, o momento do “início” da operação, principalmente para fins de mensuração do peso inicial (peso do equipamento) e do peso final (peso do equipamento com a adição da nova carga de resíduos de alimentos inseridos na câmara de digestão 1), é determinado pelo fechamento da porta 12 da câmara de digestão 1 combinada à seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória 9 de resíduos realizada por um usuário por meio da interface 8.
[0078] É importante ressaltar que a descrição acima tem como único objetivo descrever, de forma exemplificativa, as modalidades preferenciais dos objetos da invenção em questão. Portanto, torna-se claro que modificações, variações e combinações construtivas dos elementos que exercem a mesma função substancialmente da mesma forma para alcançar os mesmos resultados, continuam dentro do escopo de proteção delimitado pelas reivindicações anexas.
Claims (22)
1. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, compreendendo:pelo menos uma câmara de digestão (1) acessível por meio de pelo menos uma abertura (11) cooperante com pelo menos uma porta (12); a cooperação entre a abertura (11) e a porta (12) sendo monitorada por pelo menos um sensor de porta (13);pelo menos um eixo misturador (2) integrado por múltiplas pás de mistura (21) e acionado por pelo menos um motor elétrico (3) cooperante com pelo menos um mecanismo de transmissão (31); o referido eixo misturador (2) integrado por múltiplas pás de mistura (21) sendo disposto no interior da câmara de digestão (1);pelo menos um meio de controle de entrada de água (4) cooperante com pelo menos uma via de entrada de água (41);pelo menos um meio de aquecimento de água (5) cooperante com pelo menos um meio de distribuição de água (51); o meio de distribuição de água (51) sendo hábil de introduzir água aquecida no interior da câmara de digestão (1);pelo menos sensor de mensuração de carga (6) associado ao chassi (61) do equipamento de processamento de resíduos de alimentos;pelo menos uma unidade de processamento de dados (7) compreendendo pelo menos um núcleo de processamento de dados, pelo menos uma unidade de memória, pelo menos uma porta de entrada de sinais, pelo menos uma porta de saída de sinais e pelo menos uma unidade de conexão de rede;pelo menos uma interface (8) operável por um usuário;pelo menos um sensor de temperatura de água (10);a unidade de processamento de dados (7) sendo hábil de enviar sinais de acionamento ao motor elétrico (3), ao meio de controle de entrada de água (4) e ao meio de aquecimento de água (5); a unidade de processamento de dados (7) sendo hábil de receber sinais de resposta do sensor de porta (13), do sensor de mensuração de carga (6), da interface (8) e do sensor de temperatura de água (10);o referido equipamento de processamento de resíduos de alimentos sendo caracterizado pelo fato de compreender:pelo menos uma listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados (7), e acessível e selecionável por meio da interface (8); eem que a unidade de processamento de dados (7) determina pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico (3), pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água (4) e pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água (5) com base na combinação de, pelo menos, os sinais de resposta do sensor de mensuração de carga (6) e a seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados (7) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
2. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados (7) é originária de um servidor externo, sendo transmitida à unidade de processamento de dados (7) por meio de sua unidade de conexão de rede.
3. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados (7) é originária de um servidor externo, sendo transmitida à unidade de processamento de dados (7) por meio de um dispositivo de memória USB.
4. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico (3) é determinado pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
5. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o tempo de funcionamento do motor elétrico (3) é determinado pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
6. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água (4) é determinado pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
7. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o tempo de admissão de água controlado pelo do meio de controle de entrada de água (4) é determinado pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
8. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água (5) é determinado pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
9. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) é determinada pela unidade de processamento de dados (7) por meio da combinação entre a diferença entre o peso inicial e o peso final mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6) e pelo menos uma seleção classificatória de resíduos de alimentos da listagem classificatória (9) selecionada por pelo menos um usuário por meio da interface (8).
10. Equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros funcionais do motor elétrico (3), pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de controle de entrada de água (4) e pelo menos um dos parâmetros funcionais do meio de aquecimento de água (5) são determinados pela unidade de processamento de dados (7) buscando a otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos mensurados pelo sensor de mensuração de carga (6).
11. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, sendo o referido equipamento de processamento de resíduos de alimentos tal como o definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que:a unidade de processamento de dados (7) envia pelo menos um sinal de controle ao motor elétrico (3) com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico (3) para a classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos;a unidade de processamento de dados (7) envia pelo menos um sinal de controle ao meio de controle de entrada de água (4) com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos e com base no histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água (4); ea unidade de processamento de dados (7) envia pelo menos um sinal de controle ao meio de aquecimento de água (5) com base na classificação dos resíduos de alimentos a serem digeridos com base no histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5).
12. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos armazenada na unidade de processamento de dados (7) compreende ainda, de forma relacional, o histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico (3), o histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água (4) e o histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) para cada tipo ou grupo de resíduos de alimentos.
13. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de atualizar os históricos relacionais presentes na listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos.
14. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de:atualizar o histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico (3) com o tempo corrente de acionamento do motor elétrico (3) a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos.
15. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico (3) é atualizado localmente e em pelo menos um servidor externo.
16. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de:atualizar o histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água (4) com o tempo corrente de acionamento do meio de controle de entrada de água (4) a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos.
17. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água (4) é atualizado localmente e em pelo menos um servidor externo.
18. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de:atualizar o histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) com a temperatura corrente da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) a partir da detecção da otimização da diferença entre o peso inicial de resíduos de alimentos e o peso final de resíduos de alimentos a serem digeridos.
19. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) é atualizado localmente e em pelo menos um servidor externo.
20. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de atualizar os históricos relacionais presentes na listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos assim que for identificada uma taxa de digestão mecânica corrente melhor do que a taxa de digestão mecânica antecessora.
21. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato a atualização de históricos relacionais presentes na listagem classificatória (9) de resíduos de alimentos é realizada automaticamente assim que é identificada uma taxa de digestão mecânica corrente melhor do que a taxa de digestão mecânica antecessora.
22. Método de operação de equipamento de processamento de resíduos de alimentos, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 18, 19, 20 e 21, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento de dados (7) busca, em servidores externos, atualizações do histórico de “tempos alvo” de acionamento do motor elétrico (3), do histórico de “tempos alvo” de admissão de água controlada pelo do meio de controle de entrada de água (4), e do histórico de “temperaturas alvo” da água controlada pelo meio de aquecimento de água (5) antes de enviar sinais de controle ao motor elétrico (3), ao meio de controle de entrada de água (4) e ao meio de aquecimento de água (5).
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