BR112012016310B1 - "aparelho para desidratar material orgânico, e, método para desidratar um material orgânico." - Google Patents

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Abstract

"aparelho para desidratar material orgânico, e, método para desidratar um material orgânico" um aparelho 20 para secagem a vácuo por micro-ondas de materiais orgânicos tais como alimentos e bioativos, tem uma pluralidade de geradores de micro-ondas 50 atuados de modo a provocar interferência entre suas respectivas correntes de micro-ondas e energia de micro-ondas distribuídas igalmente através da câmara de vácuo 34. a janela transparente de micro-ondas 36 na câmara é arranjada de modo que o material orgânico a ser secado é movido através dela em uma correia transportadora 60 e a energia de micro-ondas que passa para o interior da câmara 34 encontra imediatamente os materiais orgânicos, atenuando assim a energia e reduzindo arqueamento.

Description

(54) Título: APARELHO PARA DESIDRATAR MATERIAL ORGÂNICO, E, MÉTODO PARA DESIDRATAR UM MATERIAL ORGÂNICO.
(51) IntCI.: A23L 3/54; F26B 15/18; F26B 21/10; F26B 3/347; F26B 5/04.
(30) Prioridade Unionista: 18/01/2010 US 61/295835.
(73) Titular(es): ENWAVE CORPORATION.
(72) Inventor(es): JUN FU; TIMOTHY D. DURANCE; PARASTOO YAGHMAEE.
(86) Pedido PCT: PCT CA2010001686 de 25/10/2010 (87) Publicação PCT: WO 2011/085467 de 21/07/2011 (85) Data do Início da Fase Nacional: 29/06/2012 (57) Resumo: APARELHO PARA DESIDRATAR MATERIAL ORGÂNICO, E, MÉTODO PARA DESIDRATAR UM MATERIAL ORGÂNICO Um aparelho 20 para secagem a vácuo por micro-ondas de materiais orgânicos tais como alimentos e bioativos, tem uma pluralidade de geradores de micro-ondas 50 atuados de modo a provocar interferência entre suas respectivas correntes de micro-ondas e energia de micro-ondas distribuídas igalmente através da câmara de vácuo 34. A janela transparente de microondas 36 na câmara é arranjada de modo que o material orgânico a ser secado é movido através dela em uma correia transportadora 60 e a energia de micro-ondas que passa para o interior da câmara 34 encontra imediatamente os materiais orgânicos, atenuando assim a energia e reduzindo arqueamento.
1/17 “APARELHO PARA DESIDRATAR MATERIAL ORGÂNICO, E, MÉTODO PARA DESIDRATAR UM MATERIAL ORGÂNICO”
Campo da invenção [001] A invenção pertence a aparelhos e a métodos para secagem a vácuo por micro-ondas de materiais orgânicos, que inclui produtos alimentícios e materiais biologicamente ativos, tais como vacinas, antibióticos, proteínas e culturas de microrganismos.
Fundamento da invenção [002] Desidratação de materiais orgânicos é comumente feita na indústria de processamento de alimento e na produção de materiais biologicamente ativos. Ela pode ser feita para preservar os produtos para armazenagem. Ela também pode ser feita para criar um produto que é utilizado na forma desidratada, por exemplo, ervas desidratadas e diversos tipos de lascas. Métodos convencionais de desidratar produtos orgânicos incluem secagem com ar e secagem por congelamento. Ambos estes métodos de secagem têm suas limitações. Em termos genéricos, secagem com ar é lenta, e secagem por congelamento é cara e ambos os métodos tendem a degradar a aparência e textura dos produtos, o que é indesejável no caso de alimentos.
[003] Outro método empregado para desidratar produtos alimentícios e materiais biologicamente ativos é desidratação a vácuo com micro-ondas. Exemplos disto na literatura de patentes incluem a WO 2009/049409 Al a Durance e outros, publicada em 23 de abril de 2009, a WO 2009/033285 Al a Durance e outros, publicada em 19 de março de 2009. Secagem a vácuo com micro-ondas é um método rápido que pode produzir produtos com qualidade melhorada, comparados a produtos secados com ar e secados por congelamento. Uma vez que a secagem é feita sob pressão reduzida, o ponto de ebulição de água e o teor de oxigênio da atmosfera são reduzidos, assim componentes alimentícios e medicinais sensíveis a oxidação
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2/17 e degradação térmica podem ser retidos até um grau mais elevado do que por meio de secagem com ar. O processo de secagem é também muito mais rápido do que secagem com ar e por congelamento. A presente invenção é direcionada a melhoramentos na técnica de secagem a vácuo com microondas.
Sumário da invenção [004] Um aspecto da invenção pertence ao modo de operação de geradores de micro-ondas na secagem de materiais orgânicos em uma câmara de vácuo. Os atuais inventores determinaram que empregando diversos geradores de micro-ondas e atuando-os em combinação e sequência programadas é possível controlar com precisão o campo de micro-ondas através de uma janela transparente de micro-ondas. Utilizando a interferência de micro-ondas, a invenção pode alcançar escaneamento randômico de microondas eletricamente controlado, de modo que os materiais orgânicos são tratados de maneira uniforme por energia de micro-ondas. Isto por sua vez permite controle aprimorado do processo de secagem.
[005] Quando duas ou mais fontes de micro-ondas estão operando juntas, de tal modo que correntes de saída de micro-ondas se superpõem, as correntes de saída irão combinar e interferir uma com a outra em uma corrente ou feixe confluente, de forma análoga a dois rios que se unem. No caso de duas correntes de micro-ondas, se elas estão defasadas uma com a outra, o deslocamento de fase provoca uma reorientação da corrente de microondas confluente. Os inventores determinaram que quando diversas fontes de micro-ondas são ativadas e desativadas de maneira randômica no tempo, o resultado é uma orientação randômica do feixe de micro-ondas. O princípio pode ser empregado para de maneira randômica e equilibrada distribuir ou escanear a corrente de micro-ondas confrontante através de um espaço definido, sem a necessidade de reorientar de maneira mecânica os geradores de micro-ondas. Na presente invenção a corrente de micro-ondas é distribuída
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3/η ou escaneada através de uma janela transparente de micro-ondas, para transmissão de radiação de micro-ondas para uma câmara de vácuo que contém material orgânico a ser desidratado. O material a ser desidratado pode, opcionalmente, estar em movimento através da, ou dentro da câmara de vácuo. Tal movimento do material pode ajudar na distribuição adicional de energia de micro-ondas dentro do material.
[006] A câmara de micro-ondas pode incorporar uma carga de água correspondente, projetada para absorver energia de micro-ondas que tenha passado através da janela e através do material orgânico que está sendo desidratado. A carga de água serve para reduzir reflexão de radiação de micro-ondas em excesso dentro da câmara de vácuo, de modo a controlar o potencial por nós de campo elétrico elevado, e assim reduzir o potencial para formação de arco.
[007] De acordo com aspecto da invenção, é fornecido um aparelho para desidratar material orgânico, que compreende uma câmara de vácuo, um conjunto de dois ou mais geradores de micro-ondas, uma janela transparente de micro-ondas para transmissão de radiação de micro-ondas para o interior da câmara de vácuo, uma câmara de micro-ondas entre os geradores de microondas e a janela, e dispositivo para controlar a operação dos geradores de micro-ondas para ativar e desativar em combinação e sequência programadas, provocando interferência entre a corrente de micro-ondas a partir de qualquer gerador e a corrente de micro-ondas a partir de qualquer outro gerador do conjunto.
[008] Outro aspecto da invenção pertence à redução de formação de arco de radiação de micro-ondas, que ocorre em desidratadores a vácuo com micro-ondas. Formação de arco pode provocar queima dos produtos que estão sendo desidratados. Os inventores determinaram que tal formação de arco pode ser reduzida por meio de um arranjo, no qual o material orgânico é colocado de modo que radiação que passa através da janela transparente de
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MYl micro-ondas da câmara de vácuo encontra imediatamente o material orgânico, antes de passar mais adiante para o interior da câmara de vácuo. Isto tem o efeito de atenuar a energia de micro-ondas dentro da câmara de vácuo, e assim reduzir a formação de arco. Reflexões de micro-ondas provocadas pelo material orgânico voltam para o interior da câmara de micro-ondas, onde elas criam ondas permanentes e pontos quentes. Uma vez que a câmara de microondas está na pressão atmosférica, a probabilidade de formação de arco é muito baixa. O arranjo é realizado colocando o material orgânico sobre ou junto da janela e, opcionalmente, transportando o material orgânico através da janela, por exemplo, sobre uma correia transportadora transparente a microondas, que está sobre ou junto da janela.
[009] De acordo com esse aspecto da invenção, é fornecido um aparelho para desidratar material orgânico que compreende uma câmara de vácuo, um gerador de micro-ondas, uma janela transparente de micro-ondas na câmara de vácuo, uma câmara de micro-ondas entre a janela e o gerador e, opcionalmente, dispositivo para transportar o material orgânico através da janela transparente de micro-ondas dentro da câmara de vácuo.
[0010] Ambos os aspectos anteriormente mencionados, isto é, o controle do campo de micro-ondas e a redução de formação de ar, podem ser incorporados em um único aparelho. De acordo com este aspecto da invenção, o aparelho inclui uma câmara de vácuo, um conjunto de dois ou mais geradores de micro-ondas, uma janela transparente de micro-ondas na câmara de vácuo, uma câmara de micro-ondas entre os geradores de micro-ondas e a janela, a janela sendo posicionada de modo que o material orgânico pode ser colocado sobre ou adjacente a ela, de tal modo que a radiação de micro-ondas que passa através da janela encontra imediatamente o material orgânico, e dispositivo para controlar a operação dos geradores de micro-ondas para ativar e desativar em combinação e sequência programadas, provocando interferência entre a corrente de micro-ondas a partir de qualquer gerador e a
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5/η corrente de micro-ondas a partir de qualquer outro gerador do conjunto.
[0011] A invenção ainda fornece métodos para desidratar um material orgânico. Exemplos de materiais adequados para desidratação por meio da invenção incluem frutas, sejam inteiras em purê ou pedaços, sejam congeladas ou descongeladas, incluindo banana, manga, mamão papaia, abacaxi, melão, maçãs, peras, cerejas, bagas, pêssegos, damascos, ameixas, uvas, laranjas, limões, toronja; vegetais, sejam frescos ou congelados, inteiros, em purê ou em pedaços, incluindo ervilhas, feijões, milho, cenouras, tomates, pimentões, ervas, batatas, beterrabas, nabos, polpas, cebolas, alho; sucos de frutas e de vegetais, grãos pré-cozidos que incluem arroz, aveia, trigo, cevada, milho, linhaça; soluções ou suspensões de hidrocolóides, gomas vegetais, culturas bacterianas líquidas congeladas, vacinas, enzimas, isolados de proteína, aminoácidos, medicamentos injetáveis, medicamentos farmacêuticos, compostos medicinais naturais, antibióticos, anticorpos, materiais compostos nos quais um hidrocolóide ou goma circunda e encapsula uma gotícula ou partícula de um material relativamente menos estável como um meio de proteger e estabilizar o material menos sensível; carnes, peixe e produtos do mar, sejam frescos ou congelados, sejam inteiros em purê ou pedaços, produtos laticínios tais como leite, queijo, isolados de proteínas de soro de leite e iogurte; e extratos úmidos de frutas, vegetais e carnes.
[0012] Um aspecto do método desidratação pertence ao modo de operação dos geradores de micro-ondas. De acordo com este aspecto, o método compreende introduzir o material orgânico em uma câmara de vácuo, reduzir pressão na câmara de vácuo até menos do que atmosférica, ativar e desativar um conjunto de dois ou mais geradores de micro-ondas em combinação e sequência programadas, provocar interferência entre uma corrente de micro-ondas a partir de qualquer um dos geradores e uma corrente de micro-ondas a partir de qualquer outro dos geradores, e aplicar as correntes de radiação de micro-ondas através de uma janela transparente de microPetição 870180006342, de 24/01/2018, pág. 17/37
6/17 ondas para o interior da câmara de vácuo, para desidratar o material orgânico e remover o material desidratado da câmara de vácuo.
[0013] Outro aspecto do método de desidratação pertence à redução de formação de arco da radiação de micro-ondas em um desidratador a vácuo por micro-ondas enquanto realizando desidratação do material orgânico, de tal modo que o campo de micro-ondas é atenuado pelo material orgânico imediatamente quando da passagem através da janela. De acordo com este aspecto, o método compreende produzir o material orgânico em uma câmara de vácuo, reduzir a pressão até uma pressão menor do que atmosférica, aplicar radiação de micro-ondas através da janela para desidratar o material orgânico sobre ou junto da janela, transportar opcionalmente através da câmara de vácuo e remover o material orgânico desidratado da câmara de vácuo.
[0014] Ambos os métodos anteriormente mencionados podem ser incorporados em um único método que inclui transportar o material orgânico através de uma janela transparente de micro-ondas, e também ativar e desativar uma pluralidade de geradores de micro-ondas em combinação e sequência programadas, para aplicar radiação de micro-ondas através da janela.
[0015] Estas e outras características da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir e desenhos das modalidades preferidas.
Breve descrição dos desenhos [0016] A figura 1 é uma vista isométrica de um aparelho de acordo com uma modalidade da invenção.
[0017] A figura 2 é uma vista isométrica a partir do lado oposto da vista da figura 1, com o módulo de saída, carcaça e a tampa da câmara de vácuo removidas.
[0018] A figura 3 é uma vista cortada e afastada sobre a Unha 3-3 da figura 1.
[0019] A figura 4 é uma vista cortada e afastada sobre a Unha 4-4 da
Petição 870180006342, de 24/01/2018, pág. 18/37 /17 figura 2.
[0020] A figura 5 é um corte afastado longitudinal de outra modalidade do aparelho.
Descrição das modalidades preferidas [0021] Através de toda a descrição e desenhos a seguir, nos quais partes correspondentes e iguais são identificadas pelos mesmos caracteres de referência, detalhes específicos estão descritos para fornecer um entendimento mais global para pessoas versadas na técnica. Contudo, elementos bem conhecidos podem não ter sido mostrados ou descritos em detalhe, para evitar obscurecimento desnecessário da divulgação. Consequentemente, a descrição e desenhos devem ser observados em um sentido ilustrativo ao invés de restritivo.
[0022] O aparelho de desidratação 20 compreende uma unidade de processamento 22 na qual material orgânico é secado a vácuo com microondas. A unidade tem uma extremidade de entrada 24 e uma extremidade de saída 26, com um módulo de carregamento de material bruto 28 na extremidade de entrada e um módulo de descarregamento de material desidratado 30 na extremidade de saída. A unidade de processamento 22 é suportada em uma estrutura 32.
[0023] Uma câmara de vácuo 34 se estende pelo comprimento da unidade de processamento 22. Uma janela transparente de micro-ondas 36, feita de Teflon, forma a parede de fundo da câmara de vácuo. A câmara de vácuo tem uma cobertura 38 e paredes laterais 40, com elementos suporte 106 entre as paredes. Módulos da câmara de micro-ondas são arranjados abaixo da janela 36, havendo aí quatro tais módulos 42A, 42B, 42C, 42D na modabdade ilustrada. Cada módulo tem um conjunto de seis geradores de micro-ondas 50 e uma câmara de micro-ondas 52. Cada câmara de micro-ondas tem um piso 54 com recessos 56, cada um acomodando um respectivo gerador de microondas 50 e duas paredes de face lateral 58 que se abrem para fora na direção
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8/17 para cima. As paredes de face transversal 59 das câmaras de micro-ondas separam as câmaras de micro-ondas adjacentes. A janela transparente de micro-ondas 36 forma a parede superior das câmaras de micro-ondas 52. As câmaras de micro-ondas não são vedadas a partir da atmosfera e são, assim, enchidas com ar na pressão atmosférica. As câmaras de micro-ondas são utilizadas para criar micro-ondas de interferência por meio de espaço e distância.
[0024] A modalidade das figuras 1 até 4 tem seis geradores de microondas em cada módulo, porém o aparelho pode, alternativamente, ter um número diferente de geradores em cada módulo, desde que existam no mínimo dois geradores em cada módulo, de modo que interferência possa ocorrer entre as ondas geradas pelos respectivos geradores. Por exemplo, cada módulo pode ter dois, três, quatro ou mais geradores de micro-ondas. Os geradores dentro de um módulo podem ser arranjados em duas ou mais fileiras, com cada fileira tendo dois ou mais geradores. Por exemplo, na modalidade das figuras 1 até 4, existem duas fileiras paralelas, uma fileira sendo orientada perpendicular ao eixo longitudinal da unidade de processamento 22 com três geradores por fileira. Alternativamente, pode haver uma única fileira de geradores em cada módulo perpendicular ao eixo longitudinal da unidade de processamento, cada fileira tendo dois, três, ou mais geradores. A figura 5 ilustra uma modalidade 200 do aparelho, na qual existem três geradores de micro-ondas 50 em cada módulo, arranjados em uma única fileira. Em todos os casos o espaçamento entre os geradores dentro de um módulo é selecionado para ser tal que interferência irá ocorrer entre as correntes de micro-ondas geradas pelos respectivos geradores.
[0025] Uma correia transportadora transparente a micro-ondas 60, para transporte do material orgânico através da câmara de vácuo, se estende ao longo da janela 36 e está em contato direto com ela. A correia transportadora se estende para interior dos módulos de carregamento e
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9/Π descarregamento 28, 30 como descrito abaixo, e forma uma malha contínua, por exemplo, correndo abaixo dos geradores de micro-ondas.
[0026] O módulo de carregamento 28 tem um distribuidor de alimentação de material bruto 62 posicionado acima da correia transportadora 60, e configurado para derrubar material bruto a ser desidratado sobre a correia transportadora. A correia corre sobre os roletes transportadores 63 no módulo de carregamento. Um tanque de suprimento de material bruto 64 é conectado através de um conduto de alimentação 66 ao distribuidor de alimentação de material bruto 62. Um controlador de alimentação 68 controla o escoamento de material bruto para o interior do distribuidor. O tanque de suprimento 64 está em pressão atmosférica. Um material bruto em forma líquida para desidratação pode ser aspirado para o interior do distribuidor e câmara de vácuo por meio do diferencial de pressão entre a câmara de vácuo e o tanque de suprimento. Um material bruto para desidratação na forma de pedaços ou grânulos, ou em recipientes abertos, pode ser introduzido na unidade de processamento 22 por um conduto, trado, ou outro dispositivo de transferência, capaz de transportar material para o interior da câmara de vácuo sem perda substancial de vácuo. Por exemplo, uma série de recipientes individuais abertos, tais como frascos de vidro de serum, podem ser introduzidos na câmara de vácuo e transportados através da janela, seja sobre uma correia transparente a micro-ondas, ou diretamente sobre a janela. O módulo de carregamento 28 tem uma carcaça 70 fixada e vedada à extremidade de entrada 24 da unidade de processamento. O interior do módulo de carregamento é aberto para a câmara de vácuo e está, consequentemente, em pressão reduzida durante operação do aparelho. Uma janela de observação 72 na carcaça permite inspeção visual para o interior da câmara de vácuo.
[0027] O módulo de descarregamento 30 tem roletes transportadores para guiar a correia transportadora 60. Um coletor de material 76 é
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10/17 posicionado sob o rolete voltado para fora, para receber material desidratado que é derrubado da correia transportadora. Um rolete de acionamento 78, girado por um motor 80, aciona a correia transportadora. O módulo de descarregamento 30 inclui uma carcaça 82 fixada e vedada à extremidade de saída 26 da unidade de processamento 22, e uma janela de observação 73. O módulo de descarregamento é aberto para a câmara de vácuo e está assim em pressão reduzida durante operação do aparelho.
[0028] Opcionalmente, e como ilustrado na figura 3, a correia transportadora 60 pode formar uma malha contínua sem se estender abaixo dos geradores de micro-ondas. Aqui o trajeto da correia transportadora é ao redor de um único rolete 63 no módulo de carregamento e um único ou rolete 74 no módulo de descarregamento, com o trajeto de retomo da correia estando entre seu trajeto dianteiro e a janela transparente de micro-ondas 36. A correia em seu trajeto para frente se situa assim sobre a correia em seu trajeto de retomo que, por sua vez, se situa sobre a janela de micro-ondas 36. Um rolete de acionamento, não mostrado na figura 3, é fornecido para acionar a correia.
[0029] Um transportador trado 84 é posicionado sobre o coletor de material 76 e recebe o material desidratado a partir dele. Uma vedação a vácuo 86 entre a extremidade inferior do coletor de material 76 e o transportador trado 84 mantém o vácuo dentro da câmara de vácuo 34 e transportador trado 84. O trado 84 é acionado por um motor 88. Um par de válvulas de saída 90A, 90B em uma extremidade do transportador trado proporciona remoção do material desidratado a partir do aparelho. As válvulas 90A, 90B funcionam como uma fechadura de ar para permitir a remoção de produto seco. Recipientes vedados a vácuo (não mostrado nos desenhos) para receber o produto seco estão ligados às válvulas. Uma válvula está aberta em um momento para permitir que um recipiente receba produto a partir do trado, enquanto outra válvula está fechada para permitir remoção de
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11/17 um recipiente cheio a partir daquela válvula. As duas válvulas são abertas e fechadas de maneira alternada para permitir ao trado operar de maneira contínua.
[0030] O aparelho de desidratação inclui uma bomba de vácuo 96 conectada operacionalmente por meio de um conduto 97 ao distribuidor de vácuo 110 que, por sua vez, se conecta à câmara de vácuo nas portas de vácuo 98 nas suas paredes laterais 40. Um condensador 100 é conectado operacionalmente à unidade refrigeradora 102 para condensar vapor de água produzido durante desidratação do material orgânico. Em alternativa, o condensador pode ser situado fora da câmara de vácuo, conectado entre a câmara de vácuo e a bomba de vácuo.
[0031] O aparelho inclui uma unidade de refrigeração 102 que compreende um compressor, ventilador de resfriamento e bomba de refrigerante, conectada para transportar refrigerante através de um tubo de refrigerante 108 para o condensador 100, e assim manter o condensador em uma temperatura desejada.
[0032] Uma carga de água é fornecida na parte superior da câmara de vácuo 34 para absorver energia de micro-ondas, e assim impedir reflexão de micro-ondas na câmara de vácuo. Isto é reabzado por meio de tubulação de água transparente a micro-ondas 112 mostrada na figura 4 sob a cobertura 38 da câmara de vácuo. A água que é bombeada através da tubulação por uma bomba (não mostrado nos desenhos) pode ser salgada ou água bmpa. A tubulação 112 pode ser em diversas dimensões e configurações para corresponder ao campo de micro-ondas.
[0033] O aparelho 20 inclui um controlador lógico programável (PLC) programado e conectado para controlar a operação do sistema, inclusive controlar o escoamento de entrada de matéria-prima, os motores, os geradores de micro-ondas, a bomba de vácuo, e a bomba de refrigerante. Ele é programado para ativar e desativar os geradores de micro-ondas dentro de
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12/17 cada um dos módulos geradores de micro-ondas 42A a 42D. Sempre que um gerador de micro-ondas é ativado, a micro-onda criada pelo gerador terá uma nova fase. Devido à interferência de micro-ondas, a micro-onda com a nova fase interfere com outras micro-ondas e cria uma nova distribuição de microondas através dos materiais orgânicos. Embora geradores de micro-ondas sejam ativados e desativados através da programação do PLC, fases de microondas são criadas de maneira randômica. A distribuição de micro-ondas é assim mudada de maneira randômica e frequentemente. Com o tempo a energia média de micro-ondas através de todo o material orgânico é equabzada.
[0034] Por exemplo, dentro de um módulo, um dado gerador pode ser bgado em um tempo estabelecido por uma duração de cinco segundos, então desbgado por dois segundos, então bgado por cinco segundos, e assim por diante. E preferido que no mínimo dois dos geradores dentro de um módulo estejam irradiando em qualquer dado momento, de modo que a saída de energia dos geradores é mais elevada e está disponível para desidratação de produto. As micro-ondas produzidas por qualquer gerador estão sempre defasadas com as micro-ondas produzidas por cada outro gerador devido à variação randômica inerente no tempo no qual os geradores são ativados. As correntes de micro-ondas assim interferem uma com a outra para produzir pulsos reforçados de energia de micro-ondas que penetram na câmara de vácuo. A direção dos pulsos varia de maneira randômica através de toda a área na câmara irradiada pelos geradores em um módulo. Durante um período de tempo todas as partes daquela área são submetidas a uma quantidade de energia substancialmente igual.
[0035] O aparelho de desidratação 20 opera de acordo com o método que segue. A bomba de vácuo, bomba de refrigerante, bomba de água, geradores de micro-ondas, motores 80, 88 e o controlador de alimentação de material bruto 68 são ativados todos sob o controle do PLC. Pressão dentro da
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13/17 câmara de vácuo pode estar na faixa de aproximadamente 0,01 (1,33 Pa) até aproximadamente 100 Torr (13332 Pa), altemativamente aproximadamente 0,1 (13,3 Pa) até aproximadamente 30 Torr (3999 Pa). O material orgânico a ser desidratado é alimentado sobre a correia transportadora 60 e é carregado através da câmara de vácuo, através da janela transparente de micro-ondas. O material é desidratado pela radiação a partir dos geradores que passa através da janela. Tempo de processamento pode estar na faixa de aproximadamente 0,5 até 2 horas. O material desidratado cai no coletor de material 76, move para o interior do transportador trado 84 e é removido do aparelho através das válvulas de saída 90A, 90B.
Exemplo 1 [0036] Um aparelho de desidratação na forma do aparelho 20 descrito acima, tem geradores de micro-ondas, cada um tendo uma saída de energia de 1200 watts. A energia de pico dentro de um dado módulo gerador de microondas de quatro geradores é consequentemente 4,8 kw. O sistema de vácuo evacua o aparelho até uma pressão absoluta de 0,1 Torr. Cada câmara de micro-ondas tem uma altura de 14,5 polegadas (36,8 cm), um comprimento de 27 polegadas (68,6 cm) uma largura no topo de 28 polegadas (71,1 cm). O espaçamento entre os geradores de micro-ondas centro a centro era 12 polegadas (30,5 cm) entre fileiras adjacentes e 6 polegadas (15,2 cm) entre geradores adjacentes dentro de uma fileira. A correia transportadora é operada em uma velocidade na faixa de 0,01 até 1 cm/s.
Exemplo 2 [0037] Uma modalidade da invenção para secar materiais orgânicos em um modo de batelada foi operada para desidratar diversos alimentos, materiais bioativos e materiais em frascos, em alguns casos utilizando materiais congelados. O teor de umidade final do material desidratado foi medido.
(a) Amostras volumosas de pedaços de carne, brotos de
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Bruxelas, ervilhas verdes e claras de ovos foram secadas a uma pressão de 35
Torr. Os resultados estão mostrados na Tabela 1. Tabela 1
Amostra e peso Tempo de secagem Energia média de micro-ondas Teor final de umidade
Pedaços de came (874g) 130 min 1532 1,02+/-0,061%
Brotos de Bruxelas (843g) 280 min 973 4,66+/-1,17%%
Ervilhas verdes (759g) 287 min 946 4,59+/-0,61%
Claras de ovos (384g) 236 min 1473 1,76+/-0,55%
(b) Amostras congeladas de materiais bioativos, a saber, lípase e amilase, foram secadas a uma pressão de aproximadamente 0,15 Torr ou menos. Os resultados estão mostrados na Tabela 2. Tabela 2
Amostra e peso Tempo de secagem Energia média de micro- ondas Teor final de umidade
Lipase (15% w/v) a-amilase (15% w/v) (337g) (241g) 9,5 horas 12 horas 1298 1071 3,06+/-0,36% 2,60+/-0,24%
(c) Amostras de materiais em frascos foram secadas em uma pressão de aproximadamente 0,15 Torr (19,9 Pa) ou menos. Os resultados estão mostrados na Tabela 3. Tabela 3
Amostra e peso Tempo de secagem Energia média de microondas Teor final de umidade
Lactobacillus (215 frascos ig 96 min 1118 2,97+/-
cada) 0,8%
Solução de (220 frascos ig 168 min 1390 2,05+/-
Leite desnatado cada) 0,01%
Lipase (20% (215 frascos 2g 230 min 652 3,47+/-
w/v) cada) 0,55%
[0038] Deve ser entendido que embora dispositivos particulares para realizar certas funções do aparelho, ou estruturas particulares, ou etapas, fossem descritas acima com relação às modalidades preferidas, diversos outros dispositivos, estruturas e etapas podem ser empregados no aparelho e
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15/17 método da invenção. Exemplos disto incluem o que segue.
(i) . O dispositivo para transportar o material orgânico através da janela transparente de micro-ondas pode incluir meios tais como vibração da janela, incbnação da janela, e utibzar a gravidade, empurradores mecânicos, etc.
(ii) . O dispositivo para reduzir a pressão na câmara de vácuo pode incluir qualquer dispositivo para aplicar um vácuo à câmara de vácuo, tal como conexão a um sistema central de vácuo de uma instalação.
(iii) . O dispositivo para carregar o material orgânico para o interior da câmara de vácuo e/ou para descarregar material desidratado, pode ser estruturado para facibtar o carregamento de diversas formas de material, por exemplo, sólidos, géis, etc., e a manipulação de materiais em recipientes, por exemplo, vacinas contidas em frascos.
(iv) . O aparelho de desidratação pode ser estruturado para operar em modo de batelada, bem como em modo contínuo. Para modo de batelada o aparelho pode não requerer módulos de carregamento e de descarregamento, ou qualquer transportador para movimentar os materiais orgânicos através da câmara de vácuo. Ao invés disto, os materiais são colocados na câmara de vácuo que é então vedada e evacuada. Depois da desidratação o vácuo é rompido, a câmara de vácuo é des-vedada, e os materiais secos são removidos. A operação pode ser mecanizada ou feita manualmente por um operador.
(v) O aparelho de processamento pode incluir qualquer número desejado e prático de módulos, incluindo um único módulo. Os módulos podem ser arranjados em uma configuração empilhada para reduzir o espaço de piso requerido pelo aparelho.
Lista de numerais de referência aparelho de desidratação unidade de processamento
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16/17 extremidade de entrada de unidade de processamento 26 extremidade de saída de unidade de processamento 28 módulo de carregamento módulo de descarregamento estrutura câmara de vácuo janela transparente de micro-ondas cobertura de câmara de vácuo paredes laterais de câmara de vácuo módulos de câmara de micro-ondas gerador de micro-ondas câmara de micro-ondas piso de câmara de micro-ondas recessos no piso paredes laterais de câmara de micro-ondas paredes extremas de câmaras de micro-ondas correia transportadora distribuidor de material bruto rolete de correia transportadora em módulo de carregamento tanque de material bruto conduto de alimentação controlador de alimentação carcaça de módulo de carregamento janela de observação de módulo de carregamento janela de observação de módulo de descarregamento rolete de correia transportadora em módulo de descarregamento 76 coletor de material rolete de acionamento motor para rolete de acionamento
Petição 870180006342, de 24/01/2018, pág. 28/37 /17 carcaça de módulo de descarregamento transportador trado vedação a vácuo em módulo de descarregamento 88 motor para transportador trado válvulas de controle de saída bomba de vácuo conduto de vácuo portas de vácuo em paredes laterais de câmara de vácuo 100 condensador
102 unidade de refrigeração
106 suportes de câmara de vácuo
108 tubo de refrigerante
110 distribuidor de vácuo
112 tubulação de carga de água
200 aparelho de desidratação
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Claims (33)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aparelho (20) para desidratar material orgânico, compreendendo:
    (a) uma câmara de vácuo (34);
    (b) um conjunto de dois ou mais geradores de micro-ondas (50);
    (c) uma janela transparente de micro-ondas (36), para transmissão de radiação de micro-ondas a partir dos geradores de micro-ondas para a câmara de vácuo;
    o aparelho (20) caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:
    (d) uma câmara de micro-ondas (52) entre os geradores de micro-ondas e a janela transparente de micro-ondas, os dois ou mais geradores de micro-ondas no conjunto sendo posicionados de tal modo que uma corrente de micro-ondas a partir de qualquer um gerador se superpõe na câmara de micro-ondas com uma corrente de micro-ondas a partir de qualquer outro gerador do conjunto; e (e) um dispositivo para controlar a operação dos geradores de micro-ondas, para ativar e desativar os geradores de micro-ondas para provocar interferência entre a corrente de micro-ondas a partir de qualquer um gerador e a corrente de micro-ondas a partir de qualquer outro gerador do conjunto.
  2. 2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para controlar compreende um dispositivo para ativar um primeiro gerador do conjunto em um primeiro momento por uma primeira duração e desativá-lo por uma segunda duração e para atuar em outro dos geradores em um segundo momento por uma terceira duração e desativálo por uma quarta duração, no qual o primeiro tempo é diferente do segundo tempo.
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  3. 3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda um dispositivo (28) para carregar o material orgânico na câmara de vácuo, dispositivo (30) para descarregar material orgânico desidratado da câmara de vácuo e dispositivo (60) para transportar o material orgânico através da câmara de vácuo.
  4. 4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para transportar compreende um dispositivo (60) (60) para transportar o material orgânico através da janela transparente de micro-ondas dentro da câmara de vácuo.
  5. 5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de micro-ondas (52) e o conjunto de geradores de micro-ondas (50) compreendem um módulo (42A, 42B, 42C, 42D), e o aparelho compreende dois ou mais módulos.
  6. 6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os geradores de micro-ondas estão posicionados em uma fileira genericamente perpendicular a um eixo longitudinal do aparelho.
  7. 7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto compreende três geradores de micro-ondas.
  8. 8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto compreende quatro ou mais geradores de microondas posicionados em duas ou mais fileiras genericamente perpendiculares ao eixo longitudinal do aparelho, cada fileira tendo dois ou mais geradores.
  9. 9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma carga de água (112) posicionada na câmara de vácuo.
  10. 10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda dispositivo (96, 97, 98) para reduzir pressão dentro da câmara de vácuo.
  11. 11. Aparelho (20) para desidratar material orgânico,
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    3/7 compreendendo:
    (a) uma câmara de vácuo (34);
    (b) um gerador de micro-ondas (50);
    (c) uma janela transparente de micro-ondas (36) para transmissão de radiação de micro-ondas a partir do gerador de micro-ondas para a câmara de vácuo;
    (d) uma câmara de micro-ondas (52) entre o gerador de microondas e a janela transparente de micro-ondas; e (e) um dispositivo (60) para transportar o material orgânico através da janela transparente de micro-ondas dentro da câmara de vácuo;
    caracterizado pelo fato de que o dispositivo para transportar se estende ao longo da janela transparente de micro-ondas e em contato com a janela transparente de microondas.
  12. 12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para transportar compreende uma correia transportadora (60) adjacente à janela transparente de micro-ondas.
  13. 13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo (28) para carregar o material orgânico na câmara de vácuo e dispositivo (30) para descarregar material orgânico desidratado da câmara de vácuo.
  14. 14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma carga de água (112) posicionada na câmara de vácuo.
  15. 15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a carga de água compreende tubulação de água (112) adjacente a uma cobertura superior (38) da câmara de vácuo.
  16. 16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo (96, 97, 98) para reduzir
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    ΜΊ pressão dentro da câmara de vácuo.
  17. 17. Método para desidratar um material orgânico, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
    (a) introduzir o material orgânico em uma câmara de vácuo (34), a câmara sendo arranjada para receber radiação de micro-ondas a partir de um conjunto de dois ou mais geradores de micro-ondas (50), os geradores no conjunto sendo posicionados de tal modo que uma corrente de microondas a partir de qualquer gerador se superpõe com uma corrente de microondas de qualquer outro gerador do conjunto;
    (b) reduzir pressão na câmara de vácuo para uma pressão menor do que atmosférica;
    (c) ativar e desativar os dois ou mais geradores do conjunto uma pluralidade de vezes para provocar interferência entre uma corrente de micro-ondas a partir de qualquer um dos geradores e uma corrente de microondas a partir de qualquer outro dos geradores, e aplicar as correntes de micro-ondas através de uma janela transparente de micro-ondas (36) para desidratar o material orgânico na câmara de vácuo; e, (d) remover o material orgânico desidratado da câmara de vácuo.
  18. 18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a etapa de ativar e desativar compreender atuar um primeiro gerador do conjunto em um primeiro momento por uma primeira duração e desativá-lo por uma segunda duração e ativar um outro dos geradores em um segundo momento por uma terceira duração e desativá-lo por uma quarta duração, e o primeiro momento ser diferente do segundo momento.
  19. 19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de a primeira duração se superpor com a terceira duração.
  20. 20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de existirem no mínimo três geradores de micro-ondas no conjunto,
    Petição 870180006342, de 24/01/2018, pág. 33/37 e cada gerador ser atuado em um momento diferente.
  21. 21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de no mínimo dois dos geradores estarem irradiando ao mesmo tempo.
  22. 22. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de transportar o material orgânico através da câmara de vácuo quando ele está sendo desidratado.
  23. 23. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o material orgânico ser transportado através da janela transparente de micro-ondas.
  24. 24. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de a pressão reduzida ser uma pressão na faixa de 0,01 até 100 Torr (1,33 a 13332 Pa).
  25. 25. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de escoar a água através de tubulação na câmara de micro-ondas, para absorver energia de micro-ondas.
  26. 26. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o material orgânico compreender um dentre uma fruta, um vegetal, um suco de fruta, um suco de vegetal, um grão pré-cozido ou uma cultura bacteriana, uma vacina, uma enzima, um isolado de proteína, um hidrocolóide, uma droga injetável, uma droga farmacêutica, um antibiótico, um anticorpo, carne, peixe, fruto do mar, leite, queijo, isolado de proteína de soro de leite, iogurte, um extrato de fruta, um extrato vegetal e um extrato de carne.
  27. 27. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de o material orgânico ser encapsulado em um hidrocolóide.
  28. 28. Método para desidratar um material orgânico, compreendendo as etapas de:
    (a) introduzir o material orgânico em uma câmara de vácuo
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    6/7 (34);
    (b) reduzir pressão na câmara de vácuo até uma pressão menor do que atmosférica;
    (c) transportar o material orgânico através da câmara de vácuo através de uma janela transparente (36) de micro-ondas da câmara de vácuo pelo dispositivo (60) para transportar o material orgânico;
    (d) aplicar radiação de micro-ondas através da janela transparente de micro-ondas para desidratar o material orgânico quando ele está sendo transportado através da câmara de vácuo; e, (e) remover o material orgânico desidratado da câmara de vácuo;
    caracterizado pelo fato de que em que dito dispositivo (60) para transportar o material orgânico se estende ao longo da janela transparente de micro-ondas (36) e está em contato com a janela transparente de micro-ondas (36).
  29. 29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de a etapa (c) compreender movimentar uma correia transportadora (60) adjacente a janela.
  30. 30. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de o método ser operado em um modo contínuo e a etapa de reduzir pressão ser feita antes da etapa de introduzir o material orgânico.
  31. 31. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de o método ser operado em um modo de batelada e a etapa de reduzir pressão ser feita depois da etapa de introduzir o material orgânico.
  32. 32. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de a pressão reduzida ser uma pressão na faixa de 0,01 até 100 Torr (1,33 a 13332 Pa).
  33. 33. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de escoar a água através da tubulação
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    7/7 (112) na câmara de micro-ondas, para absorver energia de micro-ondas.
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BR112012016310A 2010-01-18 2010-10-25 "aparelho para desidratar material orgânico, e, método para desidratar um material orgânico." BR112012016310B1 (pt)

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