BR112013012656A2 - sistema de tratamento contínuo para a desbacterização de sólidos divididos, em especial produtos alimentícios - Google Patents

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Abstract

sistema de tratamento contínuo para a desbacterização de sólidos divididos, em especial produtos alimentícios. trata-se de um sistema contínuo para o tratamento térmico de sólidos divididos junto com uma reação gá-sólido para a desbacterização, em especial, de produtos alimentícios, como ervas condimentos, pós etc., o referido sistema sendo munido de: uma unidade para alimentar (2) o produto, uma unidade de desbacterização (3) composta por um leito fluidizado que transporta as partículas por vibração e conecta-se a um suprimento de vapor ou outro gás, uma unidade de resfriamento e secagem, e uma unidade de acondicionamento (4). o referido sistema é caracterizado pelo fato de que a unidade de desbacterização (3) compreende um leito escalonado vibro-fluidizado (5) para permitir o transporte do produto (6) que é realizado progressivamente passando-o por uma primeira fase de transporte amplamente horizontal (h) e por ao menos uma segunda fase de transporte vertical (v) durante a qual injeta-se vapor ou outro gás, que atua de modo a descontaminar o produto à medida que se este passa da fase horizontal (h) à fase vertical (v) e à fase vertical (v) e a fase horizontal (h) seguinte.

Description

“SISTEMA DE TRATAMENTO CONTÍNUO PARA A DESBACTERIZAÇÃO DE SÓLIDOS DIVIDIDOS, EM ESPECIAL PRODUTOS ALIMENTÍCIOS”
A presente invenção refere-se a um sistema contínuo para o tratamento térmico de sólidos divididos junto com uma reação gás-sólido, sistema esse cuja principal aplicação se dá na descontaminação de sólidos divididos, em especial de produtos alimentícios, como ervas, condimentos, pós etc.
À guia de exemplo, hoje em dia a demanda de produtos alimentícios descontaminados é cada vez maior, como demonstram os recalls de produtos contaminados com Listeria, e os custos gerados costumam ser enormes.
O custo para obter qualidade é atualmente um obstáculo que os regulamentos da comunidade europeia estão no processo de corrigir com a exigência de garantias cada vez mais importantes.
Ser capaz de proporcionar produtos “pasteurizados” em vez de “estéreis” ou ao menos “descontaminados” se tornou uma exigência no mercado de todo o mundo.
Os alvos são: as enterobactérias do tipo Escherichia Coli, a flora total, as leveduras e os fungos.
No método de produção, os principais agentes do mercado atualmente continuam nos países “ocidentalizados”: eles adquirem ervas e condimentos produzidos nos vários países do mundo e estes, muitas vezes contaminados, devem ser “desbacterizados. Na prática, por questões econômicas, as etapas de secagem são realizadas com frequência diretamente sobre o solo em alguns países.
Hoje, há várias tecnologias disponíveis no mercado que possibilitam descontaminar os produtos de várias formas.
Irradiação, micro-ondas, ionização, ozônio, gases do tipo óxido de polipropileno, aplicação de substâncias descontaminantes, em suma, todas as soluções que não o vapor de água não são soluções que têm futuro por hora, porque estão sujeitas a marcações específicas na embalagem final, o que é um genuíno obstáculo à comercialização (é difícil vender um produto descontaminado por irradiação).
Os outros sistemas que utilizam vapor são divididos em duas subcategorias:
- Sistemas em “lote” do tipo autoclave: lotes são tratados separadamente, o que possibilita a perfeita rastreabilidade, mas requer muitos gastos
2/7 com mão-de-obra. Esses sistemas são usados extensivamente na indústria farmacêutica.
- Sistemas contínuos.
Os parâmetros fundamentais da descontaminação por vapor são:
- A temperatura do produto
- O método de transporte do produto
- A temperatura do vapor
- O tempo de passagem do produto
- A quantidade de vapor usada
Na prática, um tempo de passagem de alguns segundos a uma temperatura elevada pode ter o mesmo efeito que um tempo de 3 minutos a uma temperatura menor. No entanto, a temperatura pode alterar o produto e a quantidade de vapor usada remover óleos e aromatizantes essenciais dele, o que altera sua qualidade final em termos de cor, bem como sabor.
O método para transportar os sólidos divididos e o método para tratar e aquecer influenciam em grande medida nos custos da instalação, na qualidade do tratamento e na qualidade do produto final.
O equilíbrio entre o que o cliente está disposto a aceitar em termos de cor, sabor e nível de contaminação e o custo do tratamento representa o equilíbrio técnico-econômico visado.
A descontaminação deve ser a mais completa possível, de modo a atingir os níveis aceitáveis de contaminação sem degradar nem eliminar as características organolépticas dos produtos, ou seja, com o menor nível possível de alteração dos produtos em termos de cor e sabor, usando o método de aquecimento mais econômico possível e um método de transporte que possibilite satisfazer todas essas exigências.
Uma unidade de descontaminação contínua é munida de um suprimento de produtos, uma unidade de desbacterização, uma unidade de resfriamento e secagem e uma unidade de acondicionamento.
Por vezes, os usuários escolhem o sistema para alimentar o produto.
A desbacterização por vapor obviamente requer vapor. Uma caldeira para produzir vapor é uma opção pela qual poucos usuários optam; na verdade, os industriais do setor agroalimentício são geralmente equipados com vapor em suas fábricas. No entanto, deve-se estar atento ao fato de que uma unidade requer
3/7 vapor regulado e também geralmente superaquecido entre 100° e 140° C, o que implica em uma opção com um superaquecedor.
Além disso, a parte referente à eliminação do vapor ao ambiente externo também deve ser providenciada. Esta, em geral, também é usada para extrair o ar frio e seco usado na parte de resfriamento, diminuindo assim problemas relacionados à condensação.
Os clientes geralmente têm em suas fábricas sistema de extração próximos para conexão.
Quando o produto deixa a unidade de desbacterização, ele está quente e úmido. Para que ele não seja imediatamente recontaminado pelo ar, é fundamental secá-lo e resfriá-lo.
O produto é então conduzido a uma unidade de resfriamento e secagem.
É por isso que o ar frio, seco e filtrado (não-contaminado) é necessário e geralmente os usuários são equipados com ele. Essas instalações são bastante onerosas e encarecem em grande medida a instalação como um todo.
O custo depende em grande medida da demanda pelo usuário: que temperatura do produto em relação à temperatura externa é aceitável à saída do resfriamento; mantendo-se em mente que os últimos 5o C são os mais difíceis de obter e que a diferença para as condições ambientes é geralmente importante (na Malásia, a temperatura é de 30% e a umidade de 95%, na Grécia de 35 C e bem seca, portanto, as diretrizes são diferentes).
Quando o produto está seco, desbacterizado e a uma temperatura que permite acondicioná-lo sem a recontaminação imediata, ele é armazenado ou acondicionado. Um sistema de ensacamento em sacolas grandes simples e barato é uma opção comumente proposta.
Os principais sistemas conhecidos no mercado consistem em criar:
um leito fluidizado (transporte por vibrações) que transporta as partículas sobre uma placa metálica perfurada com vários orifícios, sendo utilizado vapor para aquecer as partículas e desbacterizá-las.
- Vantagens: alto nível de homogeneidade do tratamento e possibilidade de tratar todos os tamanhos de partículas, mas o preço da instalação é muito caro e há muito vapor, o que degrada substancialmente os produtos.
Também há conhecimento de um sistema que consiste em usar um tubo de aço inoxidável que envolve em espiral uma torre aquecida pelo efeito
4/7 de Joule, sendo esta torre submetida a uma vibração que possibilita elevar o produto. O vapor é injetado de um lado dos espirais e extraído do outro.
- Vantagens: necessita-se de cerca de 10 vezes menos vapor do que antes porque as partículas são aquecidas pelo contato com o tubo, sendo o vapor usado somente para a desbacterização. No entanto, as desvantagens estão no altíssimo preço para pouca capacidade em razão da necessidade de energia elétrica, no fato de que os pós não são descontaminados o bastante, no fato de aglomerados se formarem na entrada e na saída, isto é, nas zonas frias, e no fato de que o leito vibro-fluidizado do tubo não garante a homogeneidade do tratamento.
Um terceiro sistema conhecido consiste em usar um parafuso helicoidal em um canal, ambos aquecidos pelo efeito de Joule, o parafuso fazendo com que o produto avance. Injeta-se vapor por todo o canal a fim de descontaminar o produto.
- Vantagens: cerca de 10 vezes menos vapor do que no primeiro caso já que as partículas são aquecidas pelo contato com o parafuso e o canal, mas o custo da instalação é substancialmente afetado pelo consumo de energia elétrica. O espaço entre o canal e o parafuso deixa um leito de produto não-tratado que limita a eficiência do tratamento por não garantir sua homogeneidade.
O estudo dos sistemas contemporâneos demonstra que não se deve usar energia elétrica que requeira o uso de transformadores elétricos onerosos.
O sistema de transporte não pode ser praticado por um parafuso porque ele não garante homogeneidade ao tratamento.
A torre de vibração em si é muito onerosa para ser usada.
As partículas precisam ser aquecidas (antes da desbacterização) sem o uso de vapor, do contrário os produtos se degradam.
Na prática:
- O transporte deve ser realizado por um leito fluidizado “convertido”.
- O vapor precisa ser superaquecido a fim de descontaminar com mais rapidez.
- O aquecimento do leito fluidizado deve ser realizado por resistências elétricas padronizadas.
- O sistema deve ser capaz de tratar todos os tamanhos de partícula, inclusive pós.
Com esse propósito e a fim de superar as desvantagens dos sistemas existentes, a presente invenção refere-se a um sistema contínuo para o
5/7 tratamento térmico de sólidos divididos junto com uma reação gás-sólido para a desbacterização, em especial, de produtos alimentícios, como ervas, condimentos, pós etc., do tipo munido de:
- uma unidade para alimentar o produto,
- uma unidade de desbacterização composta por um leito fluidizado que transporta as partículas por vibração e conecta-se a um suprimento de vapor ou outro gás,
- uma unidade de resfriamento e secagem, e
- uma unidade de acondicionamento, o sistema sendo caracterizado pelo fato de que a unidade de desbacterização (3) compreende um leito escalonado (5) para permitir o transporte do produto (6), que é realizado progressivamente passando-o por uma primeira fase de transporte amplamente horizontal vibro-fluidizada (H) e por ao menos uma segunda fase de transporte vertical (V), essas fases escalonadas (Η, V) sendo obtidas por um degrau amplamente horizontal (7) que forma o leito (5) provendo a primeira fase (H), ao passo que um espelho (8) provém a segunda fase (V); o referido espelho (8) ou ponta (9) do degrau (7) tendo uma barra (10) para injetar vapor superaquecido ou outro gás, o qual atua de modo a descontaminar o produto (6) à medida que ele passa da fase horizontal (H) à fase vertical (V) e à fase horizontal (H) seguinte.
A invenção também se refere às características que transparecerão na descrição a seguir e que devem ser consideradas em separado ou de acordo com uma combinação tecnicamente possível.
A presente descrição, dada à guisa de exemplo não-restritivo, proporcionará um melhor entendimento de como a invenção pode ser realizada com referência aos desenhos anexos, dentre os quais:
- a figura 1 ilustra em diagrama e em perspectiva um sistema contínuo para descontaminação que incorpora uma unidade de desbacterização de acordo com a invenção;
- a figura 2 ilustra em perspectiva uma unidade de desbacterização de acordo com a figura 1, mas sem o invólucro protetor, a fim de proporcionar um melhor entendimento da invenção;
- as figuras 3 e 4 ilustram em perspectiva um leito simples, o qual faz parte da unidade de desbacterização, respectivamente em uma vista superior e em uma vista inferior;
6/7
- a figura 5 ilustra em perspectiva o leito em uma vista inferior de acordo com a figura 4, mas ilustrando um circuito de aquecimento elétrico integrado.
O sistema de descontaminação 1, ilustrado como um todo na figura 1, compreende de maneira conhecida:
- uma unidade para alimentar o produto 2;
- uma unidade de desbacterização 3 composta por um leito fluidizado que transporta as partículas por vibração e conecta-se a um suprimento de vapor ou outro gás;
- uma unidade de resfriamento e secagem; e
- uma unidade de acondicionamento 4.
De acordo com a invenção, a unidade de desbacterização (3) compreende um leito escalonado 5 para permitir o transporte do produto 6, que é realizado progressivamente passando-o por uma primeira fase de transporte amplamente horizontal vibro-fluidizada H e por ao menos uma segunda fase de transporte vertical V, essas fases escalonadas Η, V sendo obtidas por um degrau sólido amplamente horizontal 7 que forma o leito 5 provendo a primeira fase H, ao passo que um espelho 8 provém a segunda fase V; o referido espelho 8 ou ponta 9 do degrau 7 tendo uma barra 10 para injetar vapor superaquecido ou outro gás, o qual atua de modo a descontaminar o produto 6 à medida que ele passa da fase horizontal H à fase vertical V e à fase horizontal H seguinte.
A reação gás-sólido sobre o produto, que já se encontra aquecido, inicia-se na primeira fase vertical. Essa fase vertical traz homogeneidade ao tratar 100% das partículas. A reação prossegue com a fase horizontal seguinte visto que o leito vibro-fluidizado continua reagindo à fase gasosa. O processo é contínuo e dura por todo o comprimento da unidade de desbacterização. No caso específico da desbacterização, o gás usado é o vapor de água (geralmente superaquecido).
O leito escalonado 5 compreende ao menos dois degraus 7 e um espelho 8, mas, decerto, não é necessariamente assim e variações são possíveis de acordo com a natureza e a quantidade do produto 6 que será tratada; portanto, é somente à guisa de exemplo que o leito ilustrado nas figuras inclui três degraus 7 e dois espelhos 8.
De acordo com outra característica da invenção (vide a figura 5), o leito 5 compreende, na superfície inferior de seus degraus 7, resistências elétricas 11 capazes de aquecer por contato o produto 6 antes de ele passar em frente à barra 10, que injeta vapor ou outro gás, ao espelho 8 ou à ponta de degrau 9. Esse
7/7 aquecimento antecipado possibilita impedir os riscos de condensação do vapor (ou outro gás) e limita a quantidade de vapor (ou outro gás) que será usada.
Os degraus 7 do leito escalonado 5 podem ser inclinados em até mais ou menos 30° em relação à direção horizontal.
Testes e a experiência determinarão o comprimento dos degraus 7, a altura dos espelhos 8, o formato das pontas de degrau 9, o número de degraus 7, o número de pontos para a injeção de vapor 10 e o tipo dos bocais de injeção dependendo do produto que será esterilizado.
As vibrações do leito 5 são possíveis graças a um motor eletromagnético vibratório 12, um motor não-balanceado ou uma caixa nãobalanceada, dependendo do produto.
As vantagens de uma unidade de descontaminação de acordo com a invenção residem, antes de tudo, nos baixos preços para praticá-la, outra vantagem é a garantia da homogeneidade do tratamento já que a fase vertical garante que todas as partículas do produto passem pelo fluxo de vapor ou gás da barra de injeção 10 enquanto em suspensão e, portanto, sem contato com o leito, garantindo assim a mistura.
De fato, o sistema de acordo com a invenção possibilita tratar termicamente sólidos divididos, isto é, possibilita tratar partículas de dois microns a vários centímetros. Ele possibilita fazer com que os sólidos divididos reajam a um gás. Isso é uma grande vantagem que garante um nível altíssimo de versatilidade altamente visado pelos usuários que tratam vários produtos de diferentes tamanhos, densidades etc.
A grande simplicidade do sistema também traz a vantagem de facilitar e agilizar sua manutenção, salvo quanto ao uso de bens de consumo.
Vale frisar também que:
- O tamanho da instalação deve ser adaptado à capacidade desejada, no caso da largura, e ao tempo de passagem desejado, no caso do comprimento, sendo um comprimento de 6 m a 8 m adequado a um tempo de passagem de 3 minutos e 30 segundos, que é o padrão da indústria.
- É necessária energia elétrica para as resistências a fim de aquecer o leito por baixo, o que é um obstáculo em países onde a corrente é instável, uma solução com um revestimento duplo com banho de óleo podería ser levada em conta, mas seria arriscada aos sistemas de vibração.

Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema contínuo para o tratamento térmico de sólidos divididos junto com uma reação gás-sólido para a desbacterização, em especial, de produtos alimentícios, como ervas, condimentos, pós etc., do tipo munido de:
- uma unidade para alimentar o produto (2),
- uma unidade de desbacterização (3) composta por um leito fluidizado que transporta as partículas por vibração e conecta-se a um suprimento de vapor ou outro gás,
- uma unidade de resfriamento e secagem, e
- uma unidade de acondicionamento (4), o sistema sendo caracterizado pelo fato de que a unidade de desbacterização (3) compreende um leito escalonado (5) para permitir o transporte do produto (6), que é realizado progressivamente passando-o por uma primeira fase de transporte amplamente horizontal vibro-fluidizada (H) e por ao menos uma segunda fase de transporte vertical (V), essas fases escalonadas (Η, V) sendo obtidas por um degrau amplamente horizontal (7) que forma o leito (5) provendo a primeira fase (H), ao passo que um espelho (8) provém a segunda fase (V); o referido espelho (8) ou ponta (9) do degrau (7) tendo uma barra (10) para injetar vapor ou outro gás, o qual atua de modo a descontaminar o produto (6) à medida que ele passa da fase horizontal (H) à fase vertical (V) e à fase horizontal (H) seguinte.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o leito escalonado (5) compreende ao menos dois degraus (7) e um espelho (8).
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o leito (5) compreende, na superfície inferior de seus degraus (7), resistências elétricas (11) capazes de aquecer por contato o produto (6) antes de ele passar em frente à barra (10), que injeta vapor ou outro gás, ao espelho (8) ou à ponta de degrau (9).
4. Sistema, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os degraus (7) do leito escalonado (5) são inclinados em mais ou menos 30° em relação à direção horizontal.
BR112013012656-6A 2010-11-23 2011-10-13 sistema de tratamento contínuo para a desbacterização de sólidos divididos, em especial produtos alimentícios BR112013012656B1 (pt)

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