BR112013014459B1

BR112013014459B1 - Aparelho de secagem e método de secar um produto

Info

Publication number: BR112013014459B1
Application number: BR112013014459-9A
Authority: BR
Inventors: Mark Savarese
Original assignee: Mark Savarese
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2021-04-27
Also published as: CA2821114A1; US20120151790A1; ES2632194T3; CL2013001664A1; EP2649391B8; EP2649391A1; US20160097591A1; MX2013006575A; MX2019014154A; CN103348205B; WO2012079094A1; MX370071B; CN103348205A; EP2649391B1; US9243843B2; BR112013014459A2; US10119760B2; PL2649391T3; EP2649391A4; CA2821114C

Abstract

aparelho de secagem e método. a presente invenção refere-se a um aparelho de secagem ou aquecimento que é capaz de controlar independentemente a temperatura do produto que está sendo aquecido (por exemplo, para conseguir um perfil de temperatura desejado) e o comprimento de onda da radiação (por exemplo, para maximizar a taxa de transferência de calor). para tais fins, um aparelho de secagem pode estar provido com uma ou mais fontes de calor que são móveis em relação ao produto que está sendo aquecido de modo a aumentar ou diminuir a folga ou espaçamento entre a fonte de calor e o produto. ajustando a folga entre o produto e a fonte de calor, é possível controlar a temperatura da fonte de tal modo que produza a temperatura de produto e o comprimento de onda de radiação desejados.

Description

Referência Cruzada a Pedido Relativo

[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório Norte-americano Número 61/422.076, depositado em 10 de dezembro de 2010, o qual está aqui incorporado por referência. Campo

[0002] A presente invenção refere-se a métodos e aparelhos para secar um produto e mais especificamente, a métodos e aparelhos para secar um produto o qual está na forma de um líquido ou pasta para remover a umidade do mesmo.

Antecedentes

[0003] Os aparelhos e métodos de secagem da técnica anterior têm sido utilizados para secar produtos orgânicos os quais estão na forma de líquidos ou semilíquidos tal como soluções e suspensões coloidais e similares, estes aparelhos de secagem da técnica anterior têm sido utilizados primariamente para produzir vários produtos alimentícios secos ou concentrados e produtos relativos a alimentos, assim como suplementos nutricionais e produtos farmacêuticos. Os produtos líquidos são usualmente primeiro processados em um aparelho concentrador o qual emprega uma fonte de calor de alta capacidade, tal como vapor ou similar, para inicialmente remover uma porção da umidade da suspensão. Então, os produtos concentrados são frequentemente processados em um aparelho de secagem da técnica anterior de modo a remover uma porção adicional da umidade restante.

[0004] Vários tipos de aparelhos de secagem da técnica anterior têm sido empregados, incluindo secadores de pulverização e secadores de congelamento. Apesar dos secadores de pulverização serem conhecidos proverem uma alta capacidade de processamento em um custo de produção relativamente baixo, a qualidade de produto resultante é conhecida ser relativamente baixa. Por outro lado, os secadores de congelamento são conhecidos produzir produtos de alta qualidade, mas a um custo de produção relativamente alto.

[0005] Além dos secadores de pulverização e dos secadores de congelamento, várias formas de secadores de correia têm sido utilizadas. Tais aparelhos de secagem da técnica anterior geralmente incluem uma correia horizontal alongada, substancialmente plana sobre a qual uma fina camada de produto é espalhada. O produto está usualmente ou na forma de um líquido concentrado ou uma pasta semilíquida. Conforme a correia gira lentamente, calor é aplicado ao produto de uma fonte de calor. O calor é absorvido pelo produto para fazer com que a umidade evapore deste. O produto seco é então removido da correia e coletado para um processamento adicional, ou para embalagem, ou similar.

[0006] Um aparelho e método da técnica anterior típicos estão descritos na Patente Norte-americana Número 4.631.837 para Mogoon. Referindo às Figuras 1 e 2 da patente '837 os quais estão reproduzidos nos desenhos os quais acompanham a presente aplicação como Figuras 1 e 2 da Técnica anterior, um quadro ou estrutura alongado está provido sobre o qual uma calha estanque à água alongada 10 está suportada. A calha 10 é de preferência feita de ladrilho de cerâmica. Uma camada de isolamento 12 está provida sobre a superfície externa da calha 10. A superfície interna da calha 10 está revestida com uma fina folha de polietileno 16. Rolos paralelos 24, 26 estão providos, com um rolo estando localizado em cada extremidade da calha 10. Um dos rolos 26 é acionado por um motor.

[0007] Um aquecedor de água 15 e um sistema de circulação, que inclui uma bomba e tubulação relativa, está também provido com o aparelho da técnica anterior da patente '837. O aquecedor de água 15 está configurado para aquecer um suprimento de água 14 logo abaixo de seu ponto de ebulição, ou ligeiramente menor do que 100 graus C. A bomba e o sistema de tubulação relativo estão configurados para circular a água 14 através da calha 10 de modo que uma dada profundidade de água mínima seja mantida através de toda a calha. Além disso, o aquecedor de água 15 e o sistema de circulação relativo estão configurados para manter o suprimento de água dentro da calha a uma temperatura a qual é ligeiramente menor do que 100 graus C.

[0008] Uma folha flexível de poliéster, de material transparente ao infravermelho 18 na forma de uma correia sem fim está suportada ao redor dos rolos 24, 26 em cada extremidade, e está também suportada no topo do suprimento de água 14 dentro da calha 10. Isto é, a correia de poliéster 18 é acionada pelo rolo 26 e gira ao redor deste e do rolo 24, enquanto flutuando sobre a água 14 dentro da calha 10. Uma fina camada de produto líquido 20 é aplicada por sobre a correia rotativa 18 através de um meio de descarga de produto 28 o qual está localizado em uma extremidade de entrada do aparelho.

[0009] Conforme a camada de produto 20 se desloca ao longo da calha 10 sobre a correia 18 a qual flutua sobre a água 14, o produto é aquecido pela água 14 a qual é mantida próximo de 100 graus C, e sobre a qual a correia 18 flutua. O calor da água 14 extrai a umidade do produto 20 até o produto atingir a secura desejada, após o que o produto é removido da correia 18. A taxa na qual a correia 18 move através da calha 10 pode ser regulada de modo que o produto 20 atinja a sua secura desejada na extremidade de descarga do aparelho onde este é removido do mesmo.

[00010] Diversas características do aparelho e método de secagem descritos pela patente '837 levam a uma utilização inconveniente e problemática do aparelho. Por exemplo, a calha 10 de um aparelho da técnica anterior típico como descrito pela patente '837 tem um comprimento dentro da faixa de 12 a 24 metros ou mais. Como um resultado, o aparelho ocupa uma quantidade relativamente grande de espaço de produção. Também, diversos problemas potenciais referentes à operação do aparelho da técnica anterior podem ser atribuídos à utilização de água como uma fonte de calor. Por exemplo, o aparelho da técnica anterior requer um sistema de aquecimento e circulação de água 15 relativamente massivo para a sua operação. O sistema de aquecimento e circulação de água 15 pode se mostrar problemático em diversos modos. Primeiro, o sistema de aquecimento e circulação de água 15 adiciona complexidade à configuração e construção do aparelho assim como à sua operação. O sistema 15 incorpora um aquecedor de água, uma bomba, e vários tubos e válvulas os quais devem todos ser mantidos em um modo relativamente à prova de vazamento. O sistema de aquecimento e circulação de água 15 requerido pode também impedir a facilidade de mobilidade do secador da técnica anterior devido à natureza volumosa do sistema e devido à necessidade de um suprimento de água.

[00011] Segundamente, a água 14, a qual é mantida abaixo do ponto de ebulição pode servir como um porto para organismos microbianos potencialmente perigosos os quais podem causar a contaminação do produto 20. Terceiramente, a presença de uma grande quantidade de água 14 pode servir a ser contra o objetivo do aparelho da técnica anterior o qual é remover a umidade do produto 20. Isto é, a água 14, por meio de vazamentos e evaporação inevitáveis da calha 10 pode entrar no produto 20 por meio disto aumentando o tempo de secagem do produto.

[00012] Mais ainda, como a água 14 é a única fonte de calor para a secagem do produto 20, e como a temperatura da água é mantida abaixo de 100 graus C, o processo de secagem do produto 20 é relativamente lento. Como uma regra universalmente aceita, a quantidade de calor transferida entre dois corpos é proporcional à diferença na temperatura de cada um dos corpos. Também, como uma regra geral, a umidade contida no produto a ser seco deve absorver uma quantidade de energia relativamente grande de modo a vaporizar. O produto 20 inicialmente contém uma quantidade de umidade relativamente alta quando este é inicialmente espalhado por sobre a superfície de suporte 18. Assim, uma quantidade relativamente alta de energia térmica é requerida para vaporizar a umidade e removê-la do produto 18.

[00013] No entanto, como a temperatura da fonte de calor de água do aparelho da técnica anterior nunca excede 100 graus C, a diferença nas temperaturas da fonte de calor e do produto 20 é limitada o que, por sua vez, limita a transferência de calor para o produto. Conforme o produto 20 absorve calor da fonte de calor, a temperatura do produto aumentará. Este aumento em temperatura do produto conforme este se desloca através do aparelho resulta em uma diferença em temperatura ainda mais baixa entre o produto 20 e a fonte de calor o que, por sua vez, reduz adicionalmente a quantidade de transferência de calor da fonte de calor para o produto. Por esta razão, o aparelho da técnica anterior frequentemente requer tempos de processamento estendidos de modo a remover satisfatoriamente a umidade do produto 20.

[00014] Também, o aparelho e método da técnica anterior da patente '837 não proveem nenhuma flexibilidade em temperaturas de processamento porque a temperatura da fonte de calor não pode ser facilmente mudada, talvez de nenhum modo. Por exemplo, a produção de alguns produtos pode se beneficiar de perfis de temperatura específicos durante o processo de secagem. O "perfil de temperatura" de um produto refere-se à temperatura do produto como uma função do tempo decorrido do processo de secagem. No entanto, como a temperatura da fonte de calor do aparelho da técnica anterior está somente limitada a 100 graus Centígrados, mas também lenta para mudar, o perfil de temperatura do produto não pode ser facilmente controlado, ou mudado.

[00015] Como o aparelho da técnica anterior descrito pela patente '837 emprega a água como uma fonte de calor, e requer um grande sistema de aquecimento de água para a sua operação, o aparelho da técnica anterior resultante é grande, pesado, imóvel, complexo, difícil de manter, e pode ser uma fonte de contaminação microbiana do produto. Além disso, como a temperatura da fonte de calor de água utilizada pelo método e aparelho da técnica anterior está limitada a menos de 100 graus Centígrados, o método de secagem da técnica anterior pode ser lento e ineficiente, e não provê uma modificação ou controle estreito do perfil de temperatura do produto.

[00016] Os sistemas de secagem que incorporam elementos de aquecimento infravermelho podem resolver muitos dos problemas do aparelho da técnica anterior da patente '837. Tal sistema de secagem está descrito na Patente U.S. Número 6.539.645, a qual está aqui incorporada por referência.

[00017] É conhecido que a banda de comprimento de onda emitida de um aquecedor infravermelho pode ser controlada ajustando a temperatura do aquecedor infravermelho. O aumento de temperatura de um aquecedor infravermelho produzirá uma radiação de comprimentos de onda mais curtos enquanto que a diminuição da temperatura de um aquecedor infravermelho produzirá uma radiação de comprimentos de onda mais longos. As técnicas anteriores para aquecer certas substâncias com radiação infravermelha incluíam a seleção de uma banda de comprimento de onda específica de radiação infravermelha que é mais eficientemente absorvida pela substância que está sendo aquecida e/ou que produza um efeito de aquecimento desejado.

[00018] A Patente U.S. Número 5.382.411, por exemplo, descreve um sistema de aquecimento infravermelho para aquecer bens assados. A patente '411 descreve que processos alimentícios de IR conhecidos controlam a temperatura de fonte dos aquecedores para ajustar o comprimento de onda de radiação durante o processo de assadura. Se um maior aquecimento de superfície for requerido, a temperatura de fonte é diminuída para produzir comprimentos de onda mais longos que são menos capazes de penetrar a superfície do produto. Ao contrário, se menos aquecimento de superfície for requerido, a temperatura de fonte é aumentada para produzir comprimentos de onda que sejam mais capazes de penetrar a superfície do produto.

[00019] A Patente U.S. Número 5.974.688 descreve um sistema de aquecimento infravermelho para secagem de lodo de água servida. O sistema descrito na patente '688 aparentemente mantém a temperatura de fonte de aquecedores infravermelhos a uma temperatura que produz comprimentos de onda em uma faixa que maximiza a taxa de transferência de calor para o lodo de água servida, por meio disto minimizando o tempo de secagem.

[00020] No entanto, as técnicas anteriores das patentes '411 e '688 são insuficientes para as aplicações de aquecimento e secagem onde é desejável controlar precisamente a temperatura do produto que está sendo seco, por exemplo, aquecer o produto de acordo com um perfil de temperatura predeterminado que produza os melhores resultados para um produto específico, tal como secando produtos alimentícios líquidos. A necessidade de manter ou controlar a temperatura do produto que está sendo seco está diretamente oposta à necessidade de aquecer o produto com radiação de um comprimento de onda específico, de modo a maximizar a taxa de transferência de calor. Por exemplo, se o produto tornar-se muito quente, então a temperatura do aquecedor deve ser diminuída para evitar um superaquecimento e/ou queima do produto, no entanto, a diminuição da temperatura aumentará o comprimento de onda da radiação. Ao contrário, se o produto requerer mais calor em uma curta quantidade de tempo para evitar subaquecer o produto, então a temperatura do aquecedor deve ser aumentada, o que diminuirá o comprimento de onda da radiação. Como pode ser apreciado, as técnicas anteriores das patentes '411 e '688 sacrificam a capacidade de controlar o perfil de temperatura do produto mantendo as fontes de calor em ajustes predeterminados para produzir um calor radiante no comprimento de onda desejado.

Sumário

[00021] De acordo com um aspecto, a presente descrição refere-se a um aparelho de secagem ou aquecimento que é capaz de controlar independentemente a temperatura do produto que está sendo aquecido (por exemplo, para conseguir um perfil de temperatura desejado) e o comprimento de onda da radiação (por exemplo, para maximizar a taxa de transferência de calor). Para tais fins, um aparelho de secagem pode estar provido com uma ou mais fontes de calor que são móveis em relação ao produto que está sendo aquecido de modo a aumentar ou diminuir a folga ou espaçamento entre a fonte de calor e o produto. Ajustando a folga entre o produto e a fonte de calor, é possível controlar a temperatura da fonte de tal modo que produza a temperatura de produto e o comprimento de onda de radiação desejados.

[00022] Por exemplo, se um perfil de secagem específico requerer que a temperatura do produto permaneça substancialmente constante através de uma ou mais zonas de controle, então o produto é tipicamente sujeito a menos calor em cada zona de controle sucessiva. Para manter a temperatura de produto desejada e o comprimento de onda de radiação, os aquecedores em uma zona de controle podem ser movidos mais distantes do produto para diminuir o calor aplicado ao produto enquanto mantendo a temperatura de fonte para produzir uma radiação no comprimento de onda desejado. Se desejado, a temperatura de fonte e as posições de aquecedor podem ser controladas para produzir um comprimento de onda constante predeterminado em sucessivas zonas e aquecer o produto no perfil de temperatura desejado para compensar pelas mudanças em energia requerida para evaporar a umidade conforme o conteúdo de umidade no produto diminui conforme este é seco através de cada uma das zonas. Em outras palavras, ao contrário das patentes '411 e '688, o aparelho de secagem da presente descrição tem a capacidade de aquecer um produto ou objeto em um comprimento de onda predeterminado, de modo a maximizar a absorção de calor pelo produto ou objeto, sem sacrificar o controle sobre o perfil de temperatura do produto ou objeto que está sendo aquecido.

[00023] Em uma modalidade representativa, um aparelho de secagem compreende um transportador de produto móvel que tem uma superfície de suporte de produto para suportar um produto a ser seco, pelo menos um primeiro e um segundo suportes de aquecedor, e um controlador. Cada suporte de aquecedor suporta um ou mais elementos de aquecimento radiantes secos e é móvel um em relação ao outro e em relação ao transportador para ajustar a distância entre cada suporte de aquecedor e o transportador. O transportador de produto está configurado para mover em relação ao primeiro e ao segundo suportes de aquecedor de modo que o produto suportado sobre o transportador seja sucessivamente aquecido pelos elementos de aquecimento do primeiro suporte de aquecedor e os elementos de aquecimento do segundo suporte de aquecedor. O controlador está configurado para ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento de cada suporte de aquecedor e a distância entre os elementos de aquecimento de cada suporte de aquecedor e o transportador de modo que os elementos de aquecimento emitam calor radiante em um comprimento de onda predeterminado e aqueçam o produto de acordo com um perfil de temperatura de produto predeterminado.

[00024] Em outra modalidade representativa, um aparelho de secagem compreende um transportador de produto móvel que tem uma superfície de suporte de produto para suportar um produto a ser seco, pelo menos uma primeira e uma segunda zonas de aquecimento, e um controlador. O transportador é operável para transportar o produto através das zonas de aquecimento. A primeira zona de aquecimento compreende um primeiro conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiantes montados sob a superfície de suporte de produto para um movimento ascendente e descendente em relação à superfície de suporte de produto. A segunda zona de aquecimento compreende um segundo conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiantes montados sob a superfície de suporte de produto para um movimento ascendente e descendente em relação à superfície de suporte de produto. O controlador está configurado para monitorar continuamente o comprimento de onda dos elementos de aquecimento em cada zona e a temperatura de produto em cada zona e ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento em cada zona e a distância entre os elementos de aquecimento de cada zona e o transportador de modo que os elementos de aquecimento emitam calor radiante a um comprimento de onda predeterminado em cada zona e aqueçam o produto de acordo com um perfil de temperatura de produto predeterminado.

[00025] Em outra modalidade representativa, um método de secar um produto que compreende aplicar um produto a ser seco por sobre uma superfície de suporte de produto de um transportador móvel; transportar o produto sobre o transportador através de pelo menos uma primeira zona de aquecimento e uma segunda zona de aquecimento; e aquecer o produto com um primeiro conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiante seco na primeira zona de aquecimento e aquecer o produto com um segundo conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiante seco na segunda zona de aquecimento. Conforme o transportador transporta o produto através das primeira e da segunda zonas de aquecimento, a temperatura dos elementos de aquecimento e a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento e a superfície de suporte de produto são ajustadas de modo a aquecer o produto a um perfil de temperatura predeterminado e fazer com que os elementos de aquecimento emitam calor radiante em um comprimento de onda predeterminado.

[00026] As acima e outras características e vantagens da invenção ficarão mais aparente da descrição detalhada seguinte, a qual prossegue com referência às figuras acompanhantes.

Breve Descrição dos Desenhos

[00027] Figura 1 é um diagrama em elevação lateral de um aparelho da técnica anterior.

[00028] Figura 1 é uma perspectiva parcial do aparelho da técnica anterior apresentado na Figura 1.

[00029] Figura 3 é um diagrama em elevação lateral de um aparelho de acordo com uma primeira modalidade da presente descrição.

[00030] Figura 3A é um diagrama em elevação lateral de um aparelho de acordo com uma segunda modalidade.

[00031] Figura 3B é um diagrama em elevação lateral de um aparelho de acordo com uma terceira modalidade.

[00032] Figura 3C é uma vista plana de topo de um aparelho de acordo com uma quarta modalidade.

[00033] Figura 3D é um diagrama em elevação lateral de uma quinta modalidade que mostra um esquema de controle operacional alternativo para o aparelho apresentado na Figura 3.

[00034] Figura 4 é um diagrama em elevação lateral de um aparelho de acordo com uma sexta modalidade.

[00035] Figura 5 é um diagrama esquemático que mostra uma possível configuração de conexões de comunicação entre os vários componentes do aparelho apresentado na Figura 4.

[00036] Figura 6 é um diagrama em elevação lateral de um aparelho de acordo com uma oitava modalidade.

[00037] Figura 7 é um diagrama em elevação lateral esquemático, ampliado de um dos suportes de aquecedor móveis do aparelho apresentado na Figura 6.

[00038] Figura 8 é um fluxograma que ilustra um método para operar o aparelho de secagem mostrado na Figura 6.

[00039] Figura 9 é uma vista esquemática, em perspectiva de um suporte de aquecedor móvel de acordo com outra modalidade.

[00040] Figura 10 é um gráfico de linha que mostra a relação entre a temperatura de operação de um elemento de aquecimento de quartzo e o comprimento de onda de pico de radiação infravermelha emitida pelo elemento de aquecimento.

[00041] Figura 11 é um gráfico que mostra a absorção de radiação eletromagnética pela água através de uma faixa de comprimentos de onda.

[00042] Figuras 12-14 mostram a temperatura dos elementos de aquecimento em cada zona de um secador sob diferentes condições de operação para desidratar um concentrado de suco de beterraba.

[00043] Figura 15 mostra o comprimento de onda de radiação infravermelha cada zona de um secador sob diferentes condições de operação para desidratar um concentrado de suco de beterraba.

[00044] Figuras 16-20 mostram a temperatura dos elementos de aquecimento em cada zona de um secador sob diferentes condições de operação para desidratar uma mistura de purê de frutas.

[00045] Figura 21 mostra o comprimento de onda de radiação infravermelha cada zona de um secador sob diferentes condições de operação para desidratar uma mistura de purê de frutas.

[00046] Figura 22 é uma ilustração esquemática de um aparelho de secagem, de acordo com outra modalidade.

Descrição Detalhada

[00047] A presente descrição provê métodos e aparelhos para secar um produto que contém umidade. O aparelho geralmente inclui uma superfície de suporte a qual é substancialmente transparente ao calor radiante. O produto está suportado sobre um primeiro lado da superfície de suporte ou transportador enquanto que o calor radiante é direcionado na direção de um segundo lado da superfície de suporte para aquecer o produto para secagem. O aparelho pode também geralmente incluir um sensor o qual está configurado para detectar e medir pelo menos uma característica do produto, tal como a temperatura ou o conteúdo de umidade. A medição da característica de produto pode ser utilizada para regular a temperatura da fonte de calor de modo a radiar uma quantidade desejada de calor para o produto.

[00048] Os métodos e aparelhos de secagem aqui descritos são especificamente úteis para desidratar líquidos ou líquidos vegetais (tal como sucos, purês, polpas, extratos, etc.) e outras matérias vegetais. Tais substâncias podem ser desidratadas para um conteúdo de umidade abaixo de 5%, tipicamente aproximadamente 3,0%, enquanto substancialmente preservando a nutrição e sabor totais. Devido ao conteúdo de umidade extremamente baixo, os líquidos desidratados (ou outro produto desidratado) podem ser moídos em pós que fluem livremente e são estáveis em prateleira. Os pós podem ser utilizados em uma variedade de produtos relativos a alimentos, nutracêuticos e farmacêuticos.

Modalidades do Aparelho de Secagem

[00049] Referindo à Figura 3, uma vista em elevação lateral de um aparelho de secagem básico 100 de acordo com uma primeira modalidade da presente descrição está apresentada. O aparelho de secagem 100 está geralmente configurado para remover uma dada quantidade de umidade de um produto "P" para secar ou concentrar o produto. O produto "P" pode ser qualquer um de um número de tipos, incluindo as suspensões coloidais aquosas, ou similares, as quais podem estar na forma de um líquido ou pasta, e das quais a umidade deve ser removida ali por aquecimento. O produto "P" é geralmente espalhado, ou de outro modo colocado, por sobre o aparelho 100 para secagem. Uma vez que o produto "P" atingiu a secura desejada este é então removido do aparelho 100.

[00050] O aparelho compreende uma superfície de suporte 110 por sobre a qual o produto "P" é colocado para secagem. A superfície de suporte 110 tem um primeiro lado 111 o qual está configurado para suportar uma camada do produto "P" sobre o mesmo como mostrado. A superfície de suporte também tem um segundo lado 112 o qual é oposto ao primeiro lado 111. De preferência o primeiro lado 111 é substancialmente plano e suportado em um modo substancialmente horizontal de modo que, no caso de um produto "P" líquido, uma sua camada substancialmente uniforme seja formada sobre o primeiro lado. Além disso, lábios 115 podem ser formados sobre as bordas da superfície de suporte 110 para o propósito de impedir que o produto "P" escorra do primeiro lado 111 da superfície de suporte.

[00051] A superfície de suporte 110 pode ser configurada como uma bandeja substancialmente rígida ou similar como mostrado. No entanto, em uma modalidade alternativa da presente invenção a qual não está mostrada, a superfície de suporte 110 pode ser uma folha flexível, relativamente fina a qual está suportada por um sistema de suporte adequado ou similar. A superfície de suporte 110 está configurada para permitir que o calor radiante passe através da mesma do segundo lado 112 para o primeiro lado 111. O termo "calor radiante" significa a energia térmica a qual é transmitida de um corpo para outro pelo processo geralmente conhecido como radiação, como diferenciado da transmissão de calor de um corpo para outro pelos processos geralmente conhecidos como condução e convecção.

[00052] A superfície de suporte 110 é fabricada de um material o qual é substancialmente transparente ao calor radiante e também capaz de suportar temperaturas de até 148,8 graus Celsius (300 graus Fahrenheit). De preferência, a superfície de suporte 110 é fabricada de um material que compreende um plástico. O termo "plástico" significa qualquer um de vários compostos não metálicos sinteticamente produzidos, usualmente de compostos orgânicos por polimerização, e o qual pode ser moldado em várias formas e endurecido, ou formado em folhas ou filmes flexíveis.

[00053] Mais de preferência, a superfície de suporte 110 é fabricada de um material selecionado do grupo que consiste em acrílico e poliéster, tais materiais, quando utilizados na fabricação de uma superfície de suporte 110, são conhecidos terem as propriedades de transmissão de radiação térmica desejadas para utilização na presente invenção. Ainda, as resinas plásticas podem ser formadas em uma folha flexível uniforme, ou em uma correia sem fim sem costura, o que pode prover benefícios adicionais.

[00054] Também, tais materiais são conhecidos prover uma superfície lisa para uma distribuição de produto uniforme, um baixo coeficiente de atrito estático entre a superfície de suporte 110 e o produto "P" suportado sobre a mesma, flexibilidade, e resistência a temperaturas relativamente altas. Além disso, tais materiais são substancialmente transparentes ao calor radiante, ter resistências à tração relativamente altas, e são relativamente econômicos e facilmente obtidos.

[00055] O aparelho 100 pode também compreender um chassi 120. O chassi está de preferência rigidamente construído e pode incluir um conjunto de pernas 122 as quais estão configuradas para apoiar sobre um piso 101 ou outra fundação adequada, apesar das pernas poderem também estar configuradas para apoiar sobre o solo nu ou similar. O chassi 120 pode também incluir um suporte 124, ou similar, o qual está configurado para suportar sobre o mesmo uma fonte de calor radiante seco 130 a qual está exposta ao segundo lado 112 da superfície de suporte 110. O termo "exposta a" significa posicionada de modo que um percurso, ou direto ou indireto, possa ser estabelecido para a transmissão de energia de calor radiante, energia de onda, ou energia eletromagnética entre dois ou mais corpos. A fonte de calor 130 está configurada para direcionar um calor radiante "H" através de uma folga "G" e na direção do segundo lado 112 da superfície de suporte 110.

[00056] O termo "fonte de calor radiante seco" significa um dispositivo o qual está configurado para produzir e emitir calor radiante, assim como direcionar o calor radiante através de uma folga para outro corpo, sem a incorporação ou utilização de qualquer meio de aquecimento líquido ou substância de qualquer tipo, incluindo a água. O termo "folga" significa um espaço o qual separa dois corpos entre os quais o calor é transferido substancialmente por radiação e em que os dois corpos não contactam um ao outro.

[00057] Como o aparelho 100 não emprega água, ou outro líquido, como uma fonte de aquecimento ou meio de aquecimento, o aparelho 100 é grandemente simplificado em relação ao aparelho da técnica anterior o qual emprega um meio de aquecimento líquido. Além disso, a ausência de um meio de aquecimento líquido no aparelho 100 provê benefícios adicionais.

[00058] Por exemplo, a ausência de um meio de aquecimento de água diminui a probabilidade de contaminação microbiana do produto "P" assim como a probabilidade de remolhar o produto. Mais ainda, a ausência de meio de aquecimento líquido e sistema de aquecimen- to/bombeamento associado permite que o aparelho 100 seja movido e configurado relativamente facilmente e rapidamente o que pode prover benefícios em tais aplicações como em colheita/processamento de campo no local.

[00059] A fonte de calor radiante seco 130 está de preferência configurada para direcionar o calor radiante "H" na direção do segundo lado 112 da superfície de suporte 110. De preferência, a fonte de calor radiante seco 130 está posicionada em relação à superfície de suporte 110 de modo que o seu segundo lado 112 fique diretamente exposto à fonte de calor radiante. No entanto, em uma modalidade alternativa da presente invenção a qual não está mostrada, refletores ou similares podem ser empregados para direcionar o calor radiante "H" da fonte de calor radiante 130 para o segundo lado 112 da superfície de suporte 110. Também, apesar de ser preferível que a fonte de calor 130 seja posicionada de modo a direcionar o calor "H" na direção do segundo lado 112, é compreendido que a fonte de calor possa ser posicionada de modo a direcionar o calor na direção do primeiro lado 111, e assim diretamente no produto "P" de acordo com outras modalidades alternativas da presente invenção as quais não estão mostradas.

[00060] De preferência, a fonte de calor radiante 130 está configurada para operar utilizando ou energia elétrica ou gás. O termo "gás" significa qualquer forma de combustível o qual pode incluir produtos ou subprodutos orgânicos ou baseados em petróleo os quais estão ou em uma forma gasosa ou líquida. Mais de preferência, a fonte de calor radiante 130 é selecionada do grupo que consiste em aquecedores radiantes a gás, e aquecedores elétricos. O termo "aquecedores radiantes a gás" significa dispositivos os quais produzem um calor substancialmente radiante pela combustão de gás. O termo "aquecedores radiantes elétricos" significa dispositivos os quais produzem um calor substancialmente radiante pelo consumo de corrente elétrica. Várias formas de tais aquecedores são conhecidas na técnica. A utilização de tais aquecedores como a fonte de calor 130 pode ser vantajosa devido aos diversos benefícios associados as mesmas.

[00061] Por exemplo, tais aquecedores podem atingir altas temperaturas e podem produzir grandes quantidades de energia de calor radiante. Tais aquecedores podem atingir temperaturas de pelo menos 100 graus Centígrados e podem atingir temperaturas significativamente maiores do que 100 graus Centígrados. As altas temperaturas atingíveis por estes aquecedores podem ser benéficas na produção de grandes quantidades de energia térmica. Além disso, a temperatura do aquecedor, e assim a quantidade de energia de calor radiante produzida, pode ser relativamente rapidamente mudada e pode ser facilmente regulada por sua modulação proporcional. Também, tais aquecedores geralmente tendem a ser relativamente leves no peso comparados com outras fontes de calor, e são geralmente resistentes ao choque e à vibração.

[00062] Como os aquecedores radiantes elétricos tal como os aquecedores de quartzo e os aquecedores de cerâmica consomem energia elétrica para a operação, tais aquecedores podem ser operados ou de um gerador portátil ou de uma grade de energia elétrica permanente. Similarmente, os aquecedores a gás podem ser operados ou de um suprimento de gás portátil, tal como um tanque de gás natural liquefeito, ou de um sistema de distribuição de gás tal como um sistema de tubulação subterrâneo. Mais ainda, os aquecedores tal como aqueles acima discutidos são geralmente conhecidos proverem uma longa e confiável vida útil e podem ter a manutenção feita facilmente.

[00063] A fonte de calor radiante 130 está de preferência configurada para atingir uma temperatura maior do que 100 graus Centígrados, e mais de preferência, a fonte de calor está configurada para atingir uma temperatura significativamente maior do que 100 graus Centígrados, tal como 150 graus Centígrados. A fonte de calor radiante 130 pode estar configurada para variar a quantidade do calor radiante que é direcionada para a superfície de suporte 110. Isto é, a fonte de calor radiante pode estar configurada para modular a quantidade de calor que esta direciona para a superfície de suporte 110.

[00064] De preferência, a fonte de calor radiante 130 pode estar configurada modulada de modo que a sua temperatura possa ser aumentada ou diminuída em um modo rápido. A fonte de calor 130 pode estar configurada para modular empregando um esquema de controle "liga/desliga". De preferência, no entanto, a fonte de calor pode estar configurada para modular empregando um verdadeiro esquema de controle proporcional.

[00065] Para facilitar o controle operacional da fonte de calor 130, o aparelho 100 pode incluir um dispositivo de controle 131 o qual está conectado na fonte de calor. O dispositivo de controle 131 pode ser um relé elétrico como no caso de uma fonte de calor 130 eletricamente alimentada. Alternativamente, o dispositivo de controle 131 pode ser uma servoválvula como no caso de uma fonte de calor 130 alimentada a gás.

[00066] A superfície de suporte 110 pode estar configurada para ser móvel com relação à fonte de calor radiante 130. Por exemplo, a superfície de suporte 110 pode estar configurada como uma bandeja móvel a qual pode ser colocada por sobre o, e removida do chassi 120 como mostrado na Figura 3. Em uma configuração alternativa da primeira modalidade da invenção, o chassi 120 pode incluir rolos ou similares sobre os quais a superfície de suporte 110 pode ser suportada e movida.

[00067] Por exemplo, referindo á Figura 3A um diagrama em elevação lateral está mostrado de um aparelho 100A de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. Como está evidente, a superfície de suporte 110A do aparelho 100A está configurada como uma correia sem fim que compreende uma folha flexível suportada por rolos 123. A superfície de suporte 110A pode estar configurada para mover, ou circular, na direção "D".

[00068] Os rolos 123 estão, por sua vez, suportados pelo chassi 120A o qual também suporta pelo menos uma fonte de calor 130. A fonte de calor 130 está configurada para direcionar o calor radiante "H" na direção do segundo lado 112 da superfície de suporte 110A. Oposto ao segundo lado 112, está o primeiro lado 111 da superfície de suporte 110A o qual está configurado para suportar móvel o produto "P" sobre a mesma. Como é visto, a configuração do aparelho 100A pode prover um processamento contínuo do produto "P".

[00069] Observando agora à Figura 3B, um diagrama em elevação lateral está mostrado o qual apresenta um aparelho 100B de acordo com uma terceira modalidade da presente invenção o qual é similar ao aparelho 100A acima discutido para a Figura 3A. No entanto, a superfície de suporte 110B do aparelho 100B não está configurada somente como uma correia sem fim, mas também compreende uma pluralidade de conexões rígidas 113 as quais estão conectadas articuladas uma na outra em um modo como corrente.

[00070] Como mostrado, o aparelho 100B compreende um chassi 120 o qual suporta rotativos os rolos 123 sobre o mesmo. Os rolos 123 por sua vez suportam móveis a superfície de suporte 110B sobre os mesmos, a qual pode estar configurada para mover, ou circular, na direção "D". O chassi 120 também suporta uma fonte de calor 130 sobre o mesmo a qual está configurada para direcionar o calor radiante "H" na direção do segundo lado 112 da superfície de suporte 110B. A superfície de suporte 110B está configurada para suportar o produto "P" sobre o primeiro lado 111 o qual é oposto ao segundo lado 112.

[00071] Movendo a Figura 3C, uma vista plana de topo está mostrada de um aparelho 100C de acordo com uma quarta modalidade da presente invenção. De acordo com o aparelho 100C, a superfície de suporte 110C está substancialmente configurada como um anel plano, horizontal o qual está configurado para girar na direção "R". A superfície de suporte 110C pode estar configurada para girar na direção "R" ao redor de uma porção central 114 a qual pode compreender um rolamento (não mostrado) ou similar. O lado superior, ou primeiro, 111 da superfície de suporte 110C está configurado para suportar o produto "P" sobre o mesmo.

[00072] O produto "P" pode ser colocado por sobre o primeiro lado 111 da superfície de suporte 110C em uma estação de aplicação 140, e pode ser removido da superfície de suporte em uma estação de remoção 142. Pelo menos uma fonte de calor (não mostrado) pode estar posicionada sob a superfície de suporte 110C de modo que o calor radiante (não mostrado) seja direcionado da fonte de calor para um lado inferior, ou segundo (não mostrado), o qual é oposto ao primeiro lado 111.

[00073] Retornando agora à Figura 3, o aparelho 100 pode compreender um controlador 150 tal como um processador digital ou similar para executar comandos operacionais. O controlador pode estar em comunicação com a fonte de calor radiante 130 por meio do dispositivo de controle 131 assim como pelo menos uma conexão de comunicação 151. A conexão de comunicação 151 pode incluir um meio de comunicação com fio, ou de comunicação sem fio. O termo "em comunicação com" significa capaz de enviar ou receber dados ou comandos na forma de sinais os quais são passados através da conexão de comunicação 151.

[00074] O aparelho 100 pode também compreender um sensor 160 o qual pode estar suportado por um teto 102 ou outro suporte adequado, e o qual pode estar em comunicação com o controlador 150 por meio de uma conexão de comunicação 151. O sensor 160 está configurado para detectar e medir pelo menos uma característica de pelo menos uma porção do produto "P". A característica pode incluir, por exemplo, a temperatura do produto "P", o conteúdo de umidade do produto, ou a composição química do produto. O sensor 160 pode ser qualquer um de um número de tipos de sensor os quais são conhecidos na técnica. De preferência, o sensor 160 é ou um detector de infravermelho, ou um sensor bimetálico.

[00075] O aparelho 100 pode ainda incluir uma interface de operador 170 a qual está em comunicação com o controlador 150 e a qual está configurada para permitir que um operador insira comandos ou dados no controlador 150 por meio de um teclado ou similar 172 o qual pode estar incluído na interface de operador. A interface de operador 170 pode também estar configurada para comunicar as informações referentes à operação do aparelho 100 para o operador por meio de uma tela de visor ou similar 171 a qual pode também estar incluída na interface de operador. O controlador pode incluir um algoritmo 153 o qual pode estar configurado para executar automáticamente várias etapas na operação do aparelho 100. O controlador 150 pode ainda incluir uma memória legível 155 tal como uma memória digital ou similar para armazenar os dados.

[00076] Durante a operação do aparelho 100, o produto "P" pode ser colocado sobre o primeiro lado 111 da superfície de suporte 110. Vários meios para colocar o produto "P" sobre o primeiro lado 111 podem ser empregados, incluindo pulverização, gotejamento, vazamento, e similares. O operador do aparelho 100 pode inserir vários dados e comandos para o controlador 150 por meio da interface de operador 170. Estes dados e comandos inseridos pelo operador podem incluir o tipo de produto "P" a ser processado, o perfil de temperatura a ser mantido no produto, assim como comandos de "iniciar" e "parar".

[00077] O algoritmo 153 pode incluir pelo menos uma curva de calor predeterminada a qual está associada com pelo menos um produto "P" específico. O termo "curva de calor" significa um local de valores associados com a quantidade de calor produzida pela fonte de calor 130 e cujo local de valores é uma função de tempo decorrido. Após o operador identificar o produto "P" específico e inserir este no controlador 150, o processo de secagem, de acordo com os parâmetros de temperatura ditados pelo perfil de calor predeterminado, pode ser executado automaticamente. Além disso, o processo de secagem pode ser ajustado "dinamicamente" com base em entradas do sensor 160 recebidas pelo controlador durante o processo, como abaixo descrito.

[00078] Uma vez que a operação de secagem inicia, o sensor 160 pode detectar e medir pelo menos uma característica de pelo menos uma porção do produto "P" tal como a temperatura, o conteúdo de umidade, ou a sua composição química. O sensor 160 pode ser instruído pelo controlador 150, ou de outro modo configurado, para executar repetidamente a detecção e medição de uma característica do produto "P" em dados intervalos durante a operação do aparelho 100. Alternativamente, o sensor 160 pode estar configurado para detectar e medir continuamente a característica durante a operação do aparelho 100.

[00079] A característica medida a qual é detectada e medida pelo sensor 160 pode ser convertida em um sinal, tal como um sinal digital, e pode então ser transmitida para o controlador 150 por meio de uma das conexões de comunicação 151. O controlador 150 pode então receber o sinal enviado pelo sensor 160, e pode então armazenar o sinal como dados legíveis em uma memória legível 155. O controlador 150 pode então fazer com que o algoritmo 153 seja ativado, em que o algoritmo pode acessar os dados na memória legível 155 e então utilizar os dados para iniciar um comando operacional automático.

[00080] Por exemplo, o controlador 150 pode utilizar os dados de sinal enviados pelo sensor 150 para controlar a fonte de calor radiante 130. Isto é, o controlador 150 pode utilizar os dados de sinal do sensor 160 para controlar a quantidade de energia radiante "H" direcionada para a superfície de suporte 110. Isto pode ser executado em vários modos tal como ligando ou desligando a fonte de calor por intervalos de tempo específicos, ou modulando proporcionalmente a saída de calor produzida pela fonte de energia 130.

[00081] Em uma operação de secagem típica, por exemplo, um produto "P" pode ser colocado por sobre o primeiro lado 111 da superfície de suporte 110 como mostrado de modo a ser suportado sobre a mesma. O operador pode, por meio da interface 170, comunicar para o controlador 150 o tipo de produto "P" o qual deve ser seco. Alternativamente, o operador pode inserir outros dados tal como o conteúdo de umidade estimado, ou similares, do produto "P". O operador pode também fazer com que o aparelho 100 inicie uma operação de secagem inserindo um comando de "start" na interface 170.

[00082] Quando a operação de secagem começa, o sensor 160 pode detectar e medir uma característica do produto "P" tal como a temperatura, conteúdo de umidade, ou sua composição química. O sensor 160 pode então converter a medição da característica para um sinal e então enviar o sinal para o controlador 150. Por exemplo, se a característica medida for a temperatura do produto, então o sensor pode enviar para o controlador 150 um sinal o qual contém os dados referentes à temperatura do produto.

[00083] O controlador 150 pode então utilizar os dados enviados pelo sensor 160 para regular várias funções do aparelho 100. Isto é o controlador 150 pode regular a quantidade de calor radiante "H" produzido pela fonte de calor radiante 130 e direcionado para o produto "P" como uma função da característica detectada e medida pelo sensor 160.

[00084] O controlador 150 pode também regular a quantidade de calor radiante "H" produzido pelo aquecedor radiante 130 como uma função de tempo decorrido, assim como o tipo específico de produto "P" o qual deve ser seco. Em modalidade alternativas tais como aquelas acima descritas para as Figuras 3A, 3B, e 3C, em que a superfície de suporte 110 está configurada para mover o produto "P" passando pela fonte de calor 130, o controlador 150 pode regular a velocidade na qual a superfície de suporte 110, e assim o produto, move passando pela fonte de calor.

[00085] O tipo específico do produto "P" a ser seco pode ter um perfil ótimo associado com o mesmo, o qual, quando aderido, pode otimizar um dado resultado de produção tal como o tempo de secagem mínimo, ou a qualidade máxima do produto "P". O termo "perfil" significa um local de valores de uma ou mais características de produto medidas como uma função de tempo decorrido. Por exemplo, um dado produto "P" pode ter associado com o mesmo um dado perfil de temperatura ótimo, um perfil de conteúdo de umidade ótimo, ou um perfil de composição químico ótimo. A memória legível 155 pode armazenar os perfis ótimos para diversos tipos de produtos "P". Cada um dos perfis ótimos armazenados pode então ser acessado pelo algoritmo 153 de acordo com as instruções ou comandos inseridos no controlador 150 pelo operador.

[00086] Por exemplo, o produto "P" específico a ser seco, por exemplo, pode ter um perfil de temperatura ótimo que dita um aumento na temperatura do produto a uma taxa possível máxima e a uma temperatura de 100 graus Centígrados. O perfil de temperatura ótimo pode adicionalmente ditar que, uma vez que o produto "P" atinge uma temperatura de 100 graus Centígrados, a temperatura de produto deve ser mantida a 100 graus Centígrados por um tempo decorrido de cinco minutos, após o qual a temperatura do produto "P" deve diminuir a uma taxa substancialmente constante para a temperatura ambiente ao longo de um tempo decorrido de dez minutos.

[00087] O algoritmo 153 pode tentar manter a temperatura real no produto "P" de modo a coincidir substancialmente com o perfil de temperatura ótimo armazenado no dado perfil de temperatura do produto "P" regulando a quantidade de energia de calor "H" produzida pela fonte de calor 130. Por exemplo, de modo a fazer com que a temperatura do produto "P" aumente rapidamente de modo a substancialmente coincidir com o perfil de temperatura ótimo, o algoritmo 153 pode fazer com que a fonte de calor radiante 130 inicialmente produza uma saída máxima de calor radiante "H". Isto pode ser conseguido fazendo com que a temperatura da fonte de calor aumente rapidamente para um nível relativamente alto.

[00088] A energia de calor "H" é direcionada da fonte de calor 130 para o segundo lado 112 da superfície de suporte 110. Como a superfície de suporte 110 está configurada para permitir que o calor radiante "H" passe através da mesma, o produto "P" absorverá pelo menos uma porção do calor radiante. A absorção da energia de calor "H" pelo produto "P" resulta em uma temperatura aumentada do produto a qual, por sua vez, promove a evaporação de umidade do produto. Quando o sensor 160 detecta que o produto "P" atingiu uma dada temperatura, tal como 100 graus Centígrados, o algoritmo 153 pode então iniciar uma primeira contagem regressiva de tempo decorrido que tem uma dada duração, tal como cinco minutos.

[00089] Durante a primeira contagem regressiva, o algoritmo 153, em conjunto com as medições de temperatura recebidas do sensor 160, pode regular a quantidade de saída de calor "H" produzida pela fonte de calor radiante 130 de modo a manter a temperatura do produto "P" a uma dada temperatura, tal como 100 graus Centígrados. Por exemplo, conforme a umidade evapora do produto "P", o produto pode requerer menos energia de calor "H" para manter uma dada temperatura. No final da primeira contagem regressiva o algoritmo 153 pode então iniciar uma segunda contagem regressiva de tempo decorrido que tem uma dada duração, tal como dez minutos.

[00090] Durante a segunda contagem regressiva, o algoritmo 153 pode controlar a saída de calor "H" da fonte de calor radiante 130 de acordo com as medições de temperatura recebidas do sensor 160 de modo a manter uma diminuição uniforme na temperatura de produto de, por exemplo, 100 graus Centígrados para a temperatura ambiente, por meio de que a operação de secagem está completa. Uma vez que o produto "P" atinge a temperatura ambiente, ou outra dada temperatura, o controlador 150 pode enviar um sinal para a interface de operador 170 a qual, por sua vez, pode gerar um sinal audível ou visual detectável pelo operador. Isto sinal audível ou visual pode alertar o operador que a operação de secagem está completa. O operador pode então remover o produto "P" acabado, seco do aparelho 100.

[00091] Movendo agora para a Figura 3D, um diagrama em elevação lateral está mostrado de um aparelho 100D o qual é uma configuração alternativa de acordo com uma quinta modalidade. O aparelho 100D apresenta um esquema de controle alternativo o qual pode ser utilizado no lugar daquele apresentado na Figura 3 para o aparelho 100. De acordo com o esquema de controle alternativo o qual está apresentado na Figura 3D, o aparelho 100D pode compreender um visor 177 e um controle de fonte de calor manual 178. O visor 177 está conectado no sensor 160 por meio de uma conexão de comunicação 151. O visor está configurado para exibir os dados relativos a pelo menos uma característica de produto "P" a qual é detectada e medida pelo sensor 160.

[00092] O controle de fonte de calor manual 178 está conectado no relé 131 por meio de outra conexão de comunicação 151. O controle de fonte de calor manual 178 está configurado para receber comandos de entrada de operador relativos à quantidade de calor "H" produzida pela fonte de calor 130. Isto é o controle de fonte de calor manual 178 pode ser ajustado pelo operador para fazer com que a fonte de calor 130 produza uma dada quantidade de calor "H".

[00093] Em operação, o operador pode inicialmente ajustar o controle de fonte de calor manual 178 para fazer com que a fonte de calor 130 produza uma dada quantidade de calor "H". O controle de fonte de calor manual 178 então envia um sinal para o relé 131 por meio de uma conexão de comunicação 151. O relé 131 então recebe o sinal e faz com que a fonte de calor 130 produza a dada quantidade de calor "H". O operador então monitora o visor 177.

[00094] O sensor 160 pode continuamente detectar e medir uma dada característica do produto "P". O sensor pode enviar um sinal para o visor 177 o qual refere à característica medida. O visor recebe o sinal e converte o sinal para um valor o qual este exibe e o qual é legível pelo operador. O operador pode então ajustar o calor "H" produzido pela fonte de calor 130 em resposta às informações relativas à característica medida a qual é lida do visor 177.

[00095] Como é visto, o aparelho 100, assim como as várias suas outras configurações e modalidades relativas, pode permitir um controle muito maior da quantidade de calor que é transferida para o produto do que podem os vários aparelhos da técnica anterior.

[00096] Devido a isto, o aparelho 100 da presente invenção pode produzir produtos "P" que têm uma qualidade mais alta, e pode produzir os produtos em um modo mais eficiente, do que o aparelho de secagem da técnica anterior.

[00097] Como está adicionalmente visto, o aparelho 100 pode ser adequado para um tipo em "lote" de processos de secagem em cujo caso a superfície de suporte 110 não é necessariamente movida durante a operação de secagem. Em modalidades alternativas tais como aquelas apresentadas nas Figuras 3A, 3B, e 3C, a superfície de suporte 110 pode estar configurada para mover o produto "P" passando pela fonte de calor radiante 130 e pelo sensor 160, em cujo caso um processo de secagem contínuo pode ser conseguido. Em ainda outra modalidade da presente invenção, a qual está abaixo descrita, um aparelho 200 pode ser especificamente adequado para produzir um produto de alta qualidade em um processo de secagem contínuo de alto rendimento. Aparelho de Secagem com Múltiplas Zonas de Controle

[00098] Referindo à Figura 4, uma vista em elevação lateral de um aparelho de secagem 200 de acordo com uma sexta modalidade está apresentada, o aparelho 200 compreende um chassi 210 o qual pode ser uma estrutura rígida que compreende vários membros estruturais incluindo pernas 212 e trilhos de estrutura longitudinais 214 conectados a estas. As pernas 212 estão configuradas para suportar o aparelho 200 sobre um piso 201 ou outra base adequada.

[00099] O chassi 210 pode compreender outros membros estruturais, tais como reforços transversais (não mostrados) e similares. O chassi 210 pode ser geralmente construído de acordo com os métodos de construção conhecidos, incluindo soldagem, fixação, formação e similares, e pode ser construído de materiais conhecidos tal como alumínio, aço e similares. O aparelho 200 é geralmente alongado e tem uma primeira extremidade de entrada 216, e uma segunda extremidade de saída oposta, mais distante 218.

[000100] O aparelho 200 pode ainda compreender uma pluralidade de rolos loucos transversais 220 substancialmente paralelos os quais estão montados sobre o chassi 210 e configurados para girar livremente com relação a este. Pelo menos um rolo de acionamento 222 pode também estar incluído no aparelho 200 e pode ser suportado sobre o chassi 210 em um modo substancialmente transversal como mostrado.

[000101] Um atuador 240, tal como um motor elétrico, pode estar incluído no aparelho 200 também, e pode ser suportado sobre o chassi 210 próximo do rolo de acionamento 222. Uma conexão de acionamento 240 pode ser empregada para transferir a energia do atuador 240 para o rolo de acionamento 222. Um controlador de velocidade 244, tal como um dispositivo de controle de velocidade variável de corrente alternada ("CA") ou similar, pode estar incluído para controlar a velocidade de saída do atuador 240.

[000102] O aparelho 200 compreende uma superfície de suporte 230, a qual tem um primeiro lado 231 e um segundo lado oposto 232. A superfície de suporte 230 está suportada móvel sobre o chassi 210. A superfície de suporte 230 está configurada para permitir que a energia de calor radiante passe através da mesma do segundo lado 212 para o primeiro lado 211.

[000103] De preferência, a superfície de suporte 230 é fabricada de um material que compreende o plástico. Mais de preferência, a superfície de suporte 230 é fabricada de um material selecionado do grupo que consiste em acrílico e poliéster. Também, de preferência a superfície de suporte 230 está configurada para suportar temperaturas de até pelo menos 148,8 graus Celsius (300 graus Fahrenheit). A superfície de suporte 230 está configurada como uma correia flexível sem fim como mostrado, pelo menos uma porção da qual pode de preferência ser substancialmente plana e em nível.

[000104] Como uma forma de correia sem fim, a superfície de suporte 230 está de preferência suportada sobre os rolos loucos 220 e o rolo de acionamento 222. A superfície de suporte 230 pode estar configurada para ser acionada pelo rolo de acionamento 222 de modo a mover, ou circular, na direção "D" em relação ao chassi 210. Como está visto, a superfície de suporte 230 pode estar configurada de modo a estender substancialmente da extremidade de entrada 216 até a extremidade de saída 218. Um dispositivo esticador 224 pode ser suportado sobre o chassi 210 e empregado para manter uma dada tensão sobre a superfície de suporte 230.

[000105] O primeiro lado 231 da superfície de suporte 230 está configurado para suportar uma camada de produto "P" sobre a mesma como mostrado. O primeiro lado 231 está ainda configurado para mover o produto "P" substancialmente da extremidade de entrada 216 para a extremidade de saída 218. O produto "P" pode estar em uma de muitas formas possíveis, incluindo suspensões coloidais líquidas, soluções, xaropes, e pastas. No caso de um produto "P" líquido que tem uma viscosidade relativamente baixa, uma modalidade alternativa do aparelho a qual não está mostrada pode incluir um lábio longitudinal, que estende substancialmente para cima (similar ao lábio 115 mostrado na Figura 3) o qual pode ser formado sobre cada borda da superfície de suporte 230 para impedir o produto de escorrer.

[000106] O produto "P" pode ser aplicado no primeiro lado 213 da superfície de suporte 230 por um dispositivo de aplicação 252 o qual pode estar incluído no aparelho 200 e o qual pode estar localizado próximo da extremidade de entrada 216 do aparelho 200. No caso de um produto "P" líquido, o produto pode ser aplicado na superfície de suporte 230 por pulverização, como mostrado. Apesar da Figura 4 apresentar um método de pulverização para aplicar o produto "P" na superfície de suporte 230, é compreendido que outros métodos são igualmente praticáveis, tal como gotejamento, pincelamento, e similares.

[000107] O dispositivo de remoção 254 pode também estar incluído no aparelho 200. O dispositivo de remoção 254 está localizado próximo da extremidade de saída 218, e está configurado para remover o produto "P" da superfície de suporte 230. O produto "P" pode estar em um estado seco ou semisseco quando removido da superfície de suporte 230 pelo dispositivo de remoção 254.

[000108] O dispositivo de remoção 254 pode compreender uma curva acentuada na superfície de suporte 230 como mostrado. Isto é, como apresentado, o dispositivo de remoção 254 pode estar configurado para fazer com que a superfície de suporte 230 vire bruscamente ao redor de um canto que tem um raio o qual não é maior do que aproximadamente vinte vezes a espessura da superfície de suporte 230. Também, de preferência, a superfície de suporte 230 forma uma curva no dispositivo de remoção 254 cuja curva é maior do que 90 graus. Mais de preferência, a curva é de aproximadamente entre 90 graus e 175 graus.

[000109] O tipo de dispositivo de remoção 254 o qual está apresentado pode ser especificamente efetivo na remoção de certos tipos de produto "P" os quais são substancialmente secos e os quais exibem substancialmente propriedades de autoaderência. É compreendido, no entanto, que outras configurações de dispositivos de remoção 254, as quais não estão mostradas, podem ser igualmente efetivas na remoção de várias formas de produto "P" da superfície de suporte, incluindo lâminas raspadoras, vibradores de baixa frequência, e similares. Conforme o produto "P" é removido da superfície de suporte 230 na extremidade de saída 218, um funil de coletamento 256 pode ser empregado para coletar o produto seco. Dependendo da aplicação o produto seco pode ser sujeito a um processamento adicional, tal como moagem, trituração ou de outro modo processar o produto seco em um pó.

[000110] O aparelho 200 compreende um banco de aquecedores 260 o qual está suportado sobre o chassi 210. O banco de aquecedores 260 compreende uma ou mais primeiras fontes de calor 261 e uma ou mais segundas fontes de calor 262. O banco de aquecedores 260 pode também compreender uma ou mais terceiras fontes de calor 263 e pelo menos uma fonte de calor de pré-aquecedor 269. As fontes de calor 261, 262, 263, 269 estão suportadas sobre o chassi 210 e estão configuradas para direcionar o calor radiante "H" através de uma folga "G" e na direção do segundo lado 232 da superfície de suporte 230.

[000111] Cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269 são fontes de calor radiante seco como acima definido para a Figura 3. As fontes de calor 261, 262, 263, 269 são de preferência selecionadas do grupo que consiste em aquecedores radiantes a gás e aquecedores radiantes elétricos. Mais ainda, cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269 está de preferência configurada para modular, ou variar incrementalmente, a quantidade de calor radiante produzido por meio destas em um modo proporcional. A operação das fontes de calor 261, 262, 263, 269 está mais totalmente abaixo descrita.

[000112] O aparelho 200 pode compreender um envoltório 246, tal como uma capa ou similar, a qual é empregada para cobrir o aparelho. O envoltório 246 pode estar configurado para conter ar condicionado "A" o qual pode ser introduzido no envoltório através de um duto de entrada 226. Antes de entrar no envoltório, o ar condicionado "A" pode ser processado em uma unidade de condicionamento de ar (não mostrado) de modo a ter uma temperatura e umidade as quais sejam benéficas para a secagem do produto "P". O ar condicionado "A" pode circular através do envoltório 246 antes de sair do envoltório por meio de um duto de saída 228. Quando saindo do envoltório 246, o ar condicionado "A" pode ser retornado para a unidade de condiciona-mento de ar, ou pode ser ventilado para a descarga.

[000113] O aparelho 200 pode ainda compreender um primeiro sensor 281, um segundo sensor 282, e um terceiro sensor 283. É compreendido que, apesar de três os sensores 281, 282, 283 serem apresentados, qualquer número de sensores pode estar incluído no aparelho 200. Cada um dos sensores 281, 282, 283 pode ser suportado sobre o envoltório 246, ou outra estrutura adequada, em um modo substancialmente uniformemente espaçado como mostrado. Cada um dos sensores 281, 282, 283 pode ser qualquer um de um número de tipos de sensor os quais são conhecidos na técnica. De preferência, no caso de detectar a temperatura do produto "P", cada um dos sensores 281, 282, 283 é ou um sensor infravermelho ou um sensor bimetálico. De preferência, os sensores 281, 282, 283 estão posicionados de modo a serem substancialmente expostos ao primeiro lado 231 da superfície de suporte 230. Os sensores 281, 282, 283 estão configurados para detectar e medir pelo menos uma característica do produto "P" enquanto o produto está suportado móvel sobre o primeiro lado 231 da superfície de suporte 230. As características do produto "P" as quais são detectáveis e mensuráveis pelos sensores 281, 282, 283 podem incluir a temperatura, o conteúdo de umidade, e a composição química do produto. Aspectos operacionais dos sensores 281, 282, 283 estão abaixo mais completamente descritas.

[000114] O aparelho 200 pode compreender um controlador 250 para controlar várias funções do aparelho durante a sua operação. O controlador 250 pode incluir qualquer um de um número de dispositivos tal como um processador (não mostrado), uma memória legível (não mostrada), e um algoritmo (não mostrado). O controlador 250 será abaixo discutido em detalhes adicionais. Além do controlador 250, o aparelho 200 pode incluir uma interface de operador 235 a qual pode estar em comunicação com o controlador.

[000115] A interface de operador 235 pode estar configurada para transferir as informações relativas à operação do aparelho 200 para o operador por meio de uma tela de visor 237 tal como um CRT ou similar. Ao contrário, a interface de operador 235 pode também estar configurada para transferir dados ou comandos operacionais do operador para o controlador 250. Isto pode ser conseguido por meio de um teclado 239 ou similar o qual pode também estar em comunicação com o controlador 250.

[000116] Como está visto, uma pluralidade de zonas de controle Z1, Z2, Z3 está definida no aparelho 200. Isto é, o aparelho 200 inclui pelo menos uma primeira zona de controle Z1, a qual está definida no aparelho entre a extremidade de entrada 216 e a extremidade de saída 218. Uma segunda zona de controle Z2, está definida no aparelho 200 entre a primeira zona de controle Z1 e a extremidade de saída 218. O aparelho pode incluir zonas de controle adicionais também, tal como uma terceira zona de controle Z3 a qual está definida no aparelho entre a segunda zona de controle Z2 e a extremidade de saída. Cada zona de controle Z1, Z2, Z3 está definida para ser estacionária em relação ao chassi 210. Um estudo da Figura 4 revelará que cada primeira fonte de calor 261 assim como o primeiro sensor 281 estão localizados dentro da primeira zona de controle Z1. Do mesmo modo, cada segunda fonte de calor 262 e o segundo sensor 282, estão localizados dentro da segunda zona de controle Z2. Cada terceira fonte de calor 263, assim como o terceiro sensor 283, estão localizados dentro da terceira zona de controle Z3. É adicionalmente evidente que a superfície de suporte 230 move o produto "P" através de cada uma das zonas de controle Z1, Z2, Z3. Isto é, conforme o atuador 240 move a superfície de suporte 230 na direção "D", uma dada porção do produto "P" o qual está suportado sobre a superfície de suporte é movida sucessivamente através da primeira zona de controle Z1 e então através da segunda zona de controle Z2.

[000117] Após ser movida através da segunda zona de controle Z2, a dada porção do produto "P" pode então ser movida através da terceira zona de controle Z3 e adiante para o dispositivo de remoção 254. Como está visto, pelo menos uma porção do banco de aquecedores 260, tal como a fonte de calor de pré-aquecedor 269, pode ficar fora de qualquer uma das zonas de controle Z1, Z2, Z3. Mais ainda, uma zona de resfriamento 248 pode ser definida em relação ao chassi 210 e próxima da extremidade de saída 218 do aparelho 200. A zona de resfriamento 248 pode estar configurada para empregar qualquer um de um número de meios conhecidos de resfriamento do produto "P" conforme o produto passa através da zona de resfriamento.

[000118] Por exemplo, a zona de resfriamento 248 pode estar configurada para empregar um dissipador de calor refrigerado (não mostrado) tal como um corpo negro frio, ou similar, o qual está exposto ao segundo lado 232 da superfície de suporte 230 e o qual está posicionado dentro da zona de resfriamento. Tal dissipador calor pode estar configurado para resfriar o produto "P" por transferência de calor radiante do produto e através da superfície de suporte 230 para o dissipador de calor. Um tipo de um dissipador de calor o qual pode ser assim empregado pode estar configurado para compreender uma serpentina de evaporador a qual é uma porção de um sistema de refrigeração que utiliza um refrigerante fluido tal como Freon ou similar.

[000119] É compreendido que a zona de resfriamento 248 pode ter um comprimento relativo o qual é diferente do que apresentado. É adicionalmente compreendido que outros meios de resfriamento podem ser empregados. Por exemplo, a zona de resfriamento 248 pode estar configurada para incorporar um sistema de resfriamento de convecção (não mostrado) no qual o ar resfriado é direcionado no segundo lado 232 da superfície de suporte 230. Mais ainda, a zona de resfriamento 248 pode estar configurada para incorporar um sistema de resfriamento condutivo (não mostrado) no qual rolos refrigerados ou similares contactam o segundo lado 232 da superfície de suporte 230. A operação do aparelho 200 pode ser similar àquela do aparelho 100 de acordo com a primeira modalidade da presente invenção a qual está acima descrita para a Figura 3, exceto que o produto "P" é movido continuamente passando pelas fontes de calor 261, 262, 263, 269 e pelos sensores 281, 282, 283. Como apresentado na Figura 4, o produto "P" pode ser aplicado no primeiro lado 231 da superfície de suporte móvel 230 próximo da extremidade de entrada 216.

[000120] A superfície de suporte 230 é acionada pelo atuador 240 por meio da conexão de acionamento 242 e do rolo de acionamento 222 de modo a girar na direção "D" ao redor dos rolos loucos 220. O produto "P" pode estar em um estado substancialmente líquido quando aplicado na superfície de suporte 230 pelo dispositivo de aplicação 252. O produto "P", o qual deve ser seco pelo aparelho 200, é alimentado através do mesmo na direção de alimentação "F" na direção da extremidade de saída 218.

[000121] O produto "P", enquanto suportado sobre a superfície de suporte 230 e movido através do aparelho 200 na direção "F", passa pelo banco de aquecedores 260 o qual pode estar posicionado em uma relação substancialmente justaposta ao segundo lado 232 da superfície de suporte de modo a ser exposto a esta como mostrado. O banco de aquecedores 260 compreende uma ou mais primeiras fontes de calor 261 e um ou mais segundas fontes de calor 262 as quais estão configuradas para direcionar o calor radiante "H" na direção do segundo lado 232 e através da superfície de suporte 230 para aquecer o produto "P" o qual é movido na direção "F".

[000122] O banco de aquecedores 260 pode também compreender uma ou mais terceiras fontes de calor 263 e uma ou mais fontes de calor de pré-aquecedor 269 as quais estão também configuradas para direcionar o calor radiante "H" na direção do segundo lado 232 para aquecer o produto "P". O produto "P", enquanto movendo sobre a superfície de suporte 230 na direção de alimentação "F" é seco pelo calor radiante "H" para um conteúdo de umidade desejado, e então removido da superfície de suporte na extremidade de saída 218 pelo dispositivo de remoção 254.

[000123] O produto "P" uma vez removido da superfície de suporte 230 pode ser coletado em um funil de coletamento 256 ou similar para armazenamento, embalagem, ou processamento adicional. A superfície de suporte 230, uma vez que o produto "P" é removido da mesma, retorna para a extremidade de entrada 216 por meio de que um produto adicional pode ser aplicado pelo dispositivo de aplicação 252.

[000124] De modo a promover uma secagem de produto eficiente assim como uma alta qualidade de produto, o ar condicionado "A" pode ser provido por uma unidade de condicionamento de ar (HVAC) 245, e pode ser circulado ao redor do produto "P" por meio do envoltório 246, do duto de entrada 226, e do duto de saída 228 conforme o produto é movido através do aparelho 200 na direção de alimentação "F" concorrente com a direção do movimento do produto.

[000125] Como um melhoramento adicional para a taxa de produção e a qualidade de produto, uma pluralidade de zonas de controle pode ser empregada. O termo "zona de controle" significa uma região estacionária definida sobre o aparelho 200 através da qual o produto "P" é movido e em cuja região o calor radiante é substancialmente exclusivamente direcionado para o produto por uma ou mais fontes de calor dedicadas as quais são reguladas independentemente de fontes de calor fora da região. Isto é, uma dada zona de controle inclui um servomecanismo dedicado para controlar a quantidade de calor direcionada para o produto "P" o qual está dentro dada zona de controle, em que a quantidade de calor é uma função de uma característica medida do produto.

[000126] Como está visto, a superfície de suporte 230 está configurada para mover o produto "P" em sucessão através de uma primeira zona de controle Z1 e então através de uma segunda zona de controle Z2. Esta pode ser seguida por uma terceira zona de controle Z3. Dentro da primeira zona de controle Z1, um ou mais primeiros aquecedores 261 direcionam o calor radiante "H" através da folga "G" na direção do produto "P" conforme o produto move através da primeira zona de controle. Do mesmo modo, dentro da segunda zona de controle Z2 e dentro da terceira zona de controle Z3, uma ou mais segundas fontes de calor 262 e uma ou mais terceiras fontes de calor 263, respectivamente, direcionam o calor radiante "H" através da folga "G" na direção do produto "P" conforme o produto move através da segunda e da terceira zonas de controle, respectivamente.

[000127] A temperatura das, e assim a quantidade de calor "H" produzida pelas primeiras fontes de calor radiante 261 é regulada independentemente da temperatura das e da quantidade de calor produzido pelas segundas fontes de calor 262. Similarmente, as terceiras fontes de calor 263 são reguladas independentemente da primeira e da segunda zonas de calor 261, 262. A utilização das zonas de controle Z1, Z2, Z3 pode prover um maior controle de parâmetros de produção se comparado com os dispositivos da técnica anterior.

[000128] Isto é, perfis de produto e curvas de calor específicos podem ser atingidos com a utilização do aparelho 200 porque o produto "P" pode ser exposto a diferentes quantidades de calor "H" em cada zona de controle Z1, Z2, Z3. Especificamente, por exemplo, as primeiras fontes de calor 261 podem estar configuradas para produzir o calor "H" em uma primeira temperatura. As segundas fontes de calor 261 podem estar configuradas para produzir o calor "H" em uma segunda temperatura a qual é diferente da primeira temperatura. Do mesmo modo, as terceiras fontes de calor 263 podem estar configuradas para produzir o calor "H" em uma terceira temperatura.

[000129] Assim, conforme o produto "P" prossegue através do aparelho na direção de alimentação "F", o produto pode ser exposto a uma diferente quantidade de calor "H" em cada uma das zonas de controle Z1, Z2, Z3. Isto pode ser especificamente útil, por exemplo, a diminuição do tempo de secagem do produto "P" se comparado com os tempos de secagem do aparelho da técnica anterior isto pode ser conseguido atingindo rapidamente uma dada temperatura do produto "P" e então mantendo a dada temperatura conforme o produto prossegue em sucessão através das zonas de controle Z1, Z2, Z3. A utilização das zonas de controle Z1, Z2, Z3 pode também ser útil em prover um controle estreito da quantidade de calor "H" a qual é transmitida para o produto "P" de modo a prover uma maior qualidade de produto. Isto é, a qualidade de produto pode ser melhorada utilizando as zonas de controle Z1, Z2, Z3 para minimizar a sobre- exposição e a subexposição do produto "P" à energia de calor "H".

[000130] Assumindo que um dado produto "P" está relativamente úmido e na temperatura ambiente quando colocado sobre a superfície de suporte 230 pelo dispositivo de aplicação 262, uma quantidade relativamente grande de calor "H" é requerida para aumentar a temperatura do produto para uma dada temperatura tal como 100 graus Centígrados. Assim, uma fonte de calor de pré-aquecedor 269 pode ser empregada para pré-aquecer o produto "P" antes do produto entrar na primeira zona de controle Z1. A fonte de calor de pré- aquecedor 269 pode estar configurada para produzir continuamente um calor radiante "H" a uma temperatura máxima e direcionar uma quantidade máxima de calor "H" para o produto "P".

[000131] Conforme o produto "P" entra na primeira zona de controle Z1, as primeiras fontes de calor 261 dentro da primeira zona de controle Z1 podem estar configuradas para produzir uma quantidade de calor "H" a qual seja suficiente para atingir a dada temperatura de produto desejada. O primeiro sensor 281 em conjunto com o controlador 250, pode ser empregado para regular a temperatura das primeiras fontes de calor 261 de modo a transferir a quantidade de calor "H" desejada para o produto "P". O primeiro sensor 281 está configurado para detectar e medir pelo menos uma dada característica do produto "P" enquanto o produto está dentro da primeira zona de controle Z1. Por exemplo, o primeiro sensor 281 pode estar configurado para detectar e medir a temperatura do produto "P" enquanto o produto está dentro da primeira zona de controle Z1.

[000132] O primeiro sensor 281 pode detectar e medir uma característica do produto "P" enquanto o produto está dentro da primeira zona de controle Z1 e então transferir esta característica medida para o controlador 250. O controlador 250 pode então utilizar a medição do primeiro sensor 281 para modular a temperatura, ou a emissão de calor, das primeiras fontes de calor 261. Isto é, o calor "H" produzido pelas primeiras fontes de calor 261 pode ser regulado como uma função de uma característica de produto medida do produto "P" dentro da primeira zona de controle Z1 como detectado e medido pelo primeiro sensor 281. Esta característica de produto medida pode incluir, por exemplo, a temperatura do produto.

[000133] O segundo sensor 282 é similarmente empregado para detectar e medir pelo menos uma característica do produto "P" enquanto o produto está dentro da segunda zona de controle Z2. Do mesmo modo, o terceiro sensor 283 pode ser empregado para detectar e medir pelo menos uma característica do produto "P" enquanto o produto está dentro da terceira zona de controle Z3.

[000134] As características de produto detectadas e medidas pelo segundo e pelo sensores 282, 283 dentro da segunda e da terceira zonas de controle Z2, Z3, respectivamente, podem ser do mesmo modo utilizadas para modular a quantidade de calor "H" produzida pela segunda e pela terceira fontes de calor 262, 263 para manter um perfil de temperatura específica do produto "P" conforme o produto progride através de cada uma das zonas de controle.

[000135] No caso em que o produto "P" é aquecido rapidamente para uma dada temperatura e então mantido na dada temperatura, as primeiras fontes de calor 261 provavelmente produzirão o calor "H" a uma temperatura relativamente alta de modo a aumentar rapidamente a temperatura de produto para a dada temperatura pelo tempo em que o produto "P" sai da primeira zona Z1. Assumindo que o produto "P" está na dada temperatura quando entrando na segunda zona de controle Z2 a segunda e a terceira fontes de calor 262, 263 produzirão o calor "H" em temperaturas sucessivamente mais baixas porque menos calor "H" é requerido para manter a temperatura do produto conforme o seu conteúdo de umidade diminui.

[000136] Como acima mencionado, os sensores 281, 282, 283 podem estar configurados para detectar e medir qualquer uma de um número de características de produto tal como o conteúdo de umidade. Isto pode ser especificamente benéfico para a produção de um produto "P" de alta qualidade. Por exemplo, no caso acima em que a temperatura de produto atingiu a dada temperatura conforme o produto "P" entra na segunda zona de controle Z2, o segundo e o terceiro sensores 282, 283 podem detectar e medir o conteúdo de umidade de produto conforme o produto progride através das respectivas segunda e terceira zonas de controle Z2, Z3.

[000137] Se o segundo sensor 282 detectar e medir um conteúdo de umidade de produto relativamente alto do produto "P" dentro da segunda zona de controle Z2, então o controlador 250 pode modular as segundas fontes de calor 262 de modo a continuar a manter a temperatura de produto na dada temperatura de modo a continuar a secar o produto. No entanto, se o segundo sensor 282 detectar um conteúdo de umidade de produto relativamente baixo, então o controlador 250 pode modular as segundas fontes de calor 262 de modo a reduzir a temperatura de produto de modo a impedir uma sobressecagem do produto "P".

[000138] Do mesmo modo, o terceiro sensor 283 pode detectar e medir o conteúdo de umidade de produto dentro da terceira zona de controle Z3, por meio de que o controlador pode determinar a quantidade de calor "H" apropriada a ser produzida pelas terceiras fontes de calor 263. Apesar de três zonas de controle Z1, Z2, Z3 serem apresentadas, é compreendido que qualquer número de zonas de controle pode ser incorporado de acordo com a presente invenção.

[000139] Em auxílio à descrição da interação entre o controlador 250, os sensores 281, 282, 283, e as fontes de calor 261, 262, 263 provida pelo exemplo acima, uma dada zona de controle Z1, Z2, Z3 pode ser descrita como um loop de controle separado, independente, e exclusivo o qual compreende cada sensor associado e cada fonte de calor associada localizados dentro da dada zona de controle, e a qual está, juntamente com o controlador, configurada para regular independentemente a quantidade de calor "H" produzida pelas fontes de calor associadas como uma função de pelo menos uma característica do produto "P" medida pelo sensor associado.

[000140] Isto é, cada sensor 281, 282, 283 associado com uma dada zona de controle Z1, Z2, Z3, pode ser considerado como configurado para prover um retorno de controle para o controlador 250 exclusivamente com relação a característica de uma porção do produto "P" a qual está dentro da dada zona de controle. O controlador 250 pode utilizar o retorno para ajustar a saída das fontes de calor 261, 262, 263 de acordo com um perfil de temperatura ou outros tais parâmetros definidos pelo operador ou de outro modo armazenados no controlador.

[000141] Além de diminuir o tempo de secagem do produto "P" se comparado com o aparelho de secagem da técnica anterior, a pluralidade de zonas de controle Z1, Z2, Z3 do aparelho 200 pode também ser empregada para atingir perfis de produto específicos os quais podem ser benéficos para a qualidade do produto como acima descrito para o aparelho 100.

[000142] Por exemplo, pode ser assumido que a qualidade de um dado produto "P" pode ser maximizada seguindo um dado perfil de temperatura de produto durante a secagem. O dado perfil de temperatura de produto pode ditar que, conforme o produto "P" passa sucessivamente através da primeira, segunda, e terceira zonas de controle Z1, Z2, Z3, a temperatura do produto inicialmente aumenta rapidamente para uma dada temperatura máxima, a partir de onde a temperatura do produto "P" gradualmente diminui até este ser removido da superfície de suporte 230.

[000143] Neste caso, o primeiro sensor 281, as primeiras fontes de calor 261 e o controlador 250 podem operar em um modo similar àquele acima descrito de modo a aumentar rapidamente a temperatura do produto "P" para uma primeira temperatura a qual pode ser atingida conforme o produto "P" passa através da primeira zona de controle Z1. A primeira temperatura pode corresponder a uma quantidade de calor "H" relativamente grande a qual é transferida para o produto "P" o qual inicialmente contém uma alta percentagem de umidade.

[000144] Conforme o produto "P" passa através da segunda zona de controle Z2, o segundo sensor 282, as segundas fontes de calor 262 e o controlador 250 podem operar para diminuir a temperatura de produto para uma segunda temperatura relativamente média a qual é mais baixa do que a primeira temperatura. A segunda temperatura pode corresponder a uma menor quantidade de calor "H" a qual é requerida já que o conteúdo de umidade do produto "P" cai.

[000145] Do mesmo modo, conforme o produto "P" passa através da terceira zona de controle Z3, o terceiro sensor 283, as terceiras fontes de calor 263 e o controlador 250 podem operar para diminuir adicionalmente a temperatura de produto para uma terceira temperatura relativamente baixa a qual é mais baixa do que a segunda temperatura. A terceira temperatura pode corresponder a uma quantidade de calor "H" relativamente baixa a qual é requerida conforme o produto "P" se aproxima da secura desejada.

[000146] Além de regular a temperatura das fontes de calor 261, 262, 263, o controlador 250 pode também estar configurado para regular a velocidade da superfície de suporte 230 em relação ao chassi 210. Isto pode ser conseguido configurando o controlador 250 de modo a modular a velocidade do atuador 240. Por exemplo, como no caso onde o atuador 240 é um motor elétrico CA, o controlador pode estar configurado de modo a modular a unidade de controle de velocidade variável 244 por meio de um servo ou similar.

[000147] A velocidade, ou taxa de movimento, da superfície de suporte 230 pode afetar o processo de secagem do produto "P" o qual é executado pelo aparelho 200. Por exemplo, uma velocidade relativamente baixa da superfície de suporte 230 pode aumentar a quantidade de calor "H" a qual é absorvida pelo produto "P" porque a velocidade mais baixa fará com que o produto seja exposto ao calor "H" por um período de tempo mais longo. Ao contrário, uma velocidade relativamente rápida da superfície de suporte 230 pode diminuir a quantidade de calor "H" a qual é absorvida pelo produto "P" porque a velocidade mais rápida resultará em um menor tempo de exposição durante o qual o produto está exposto ao calor.

[000148] Mais ainda, o controlador 250 pode também estar configurado para regular várias qualidades do ar condicionado "A" o qual pode ser feito circular através do envoltório 260. Por exemplo, o controlador 250 pode ser feito para regular a taxa de fluxo, a umidade relativa, e a temperatura do ar condicionado "A". Estas qualidades do ar condicionado "A" podem ter um efeito sobre tanto o tempo de secagem quanto a qualidade do produto "P".

[000149] Em outra modalidade alternativa do aparelho 200 a qual não está mostrada, o envoltório 246 pode estar configurado de modo a ser substancialmente vedado contra o ar atmosférico externo. Neste caso, a composição química do ar condicionado "A" pode ser controlada de modo a afetar o processo de secagem em modos específicos, ou afetar ou preservar as propriedades químicas do produto "P". Por exemplo, o ar condicionado "A" pode substancialmente ser um gás inerte o qual pode atuar para impedir a oxidação do produto "P".

[000150] Movendo para a Figura 5, um diagrama esquemático está mostrado o qual apresenta uma possível configuração do aparelho 200 a qual compreende uma pluralidade de conexões de comunicação 257. As conexões de comunicação 257 estão configuradas para prover a transmissão de sinais de dados entre os vários componentes do aparelho 200. As conexões de comunicação 257 podem estar configuradas como qualquer um de um número de possíveis meios de comunicação, incluindo aqueles de fiação e de fibra ótica. Além disso, as conexões de comunicação 257 podem compreender um meio de comunicação sem fio que inclui onda infravermelha, microonda, onda de som, onda de rádio e similares.

[000151] Um dispositivo de armazenamento de memória legível 255, tal como uma memória digital, pode estar incluído no controlador 250. O dispositivo de memória legível 255 pode ser empregado para armazenar os dados relativos aos aspectos operacionais do aparelho 200 os quais são recebidos pelo controlador por meio das conexões de comunicação 257, assim como pontos de ajuste e outros valores e dados armazenados os quais podem ser utilizados pelo controlador 250 para controlar o processo de secagem. O controlador 250 pode também incluir pelo menos um algoritmo 253 o qual pode ser empregado para executar vários processo de tomada de decisão requeridos durante a operação do aparelho 200.

[000152] Os processos de tomada de decisão levados em conta pelo algoritmo 253 podem incluir manter uma coordenação integrada dos diversos aspectos de controle variáveis do aparelho 200. Estes aspectos de controle variáveis compreende a velocidade da superfície de suporte 230, a quantidade de calor "H" produzida por cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269, e as medições de características de produto recebidas dos sensores 281, 282, 283. Além disso, o algoritmo 253 pode ser requerido executar os processos de tomada de decisão operacionais de acordo com vários parâmetros de produção ajustados tal como um perfil de temperatura de produto e uma taxa de produção.

[000153] As conexões de comunicação 257 podem prover uma transmissão de dados entre o controlador 250 e a interface de operador 235 a qual pode compreender uma tela de visor 237 e um teclado 239. Isto é, as conexões de comunicação 257 entre o controlador 250 e a interface de operador 235 podem prover a comunicação de dados do controlador para o operador por meio da tela de visor. Tais dados podem incluir vários aspectos do aparelho 200 incluindo a temperatura e o conteúdo de umidade do produto "P" com relação à posição do produto dentro de cada uma das zonas de controle Z1, Z2, Z3.

[000154] Além disso, tais dados podem incluir a velocidade da superfície de suporte com relação ao chassi 210 e a temperatura de cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269. As conexões de comunicação 257 podem também prover que dados sejam comunicados do operador para o controlador 250 por meio de teclado 239 ou similar. Tais dados podem incluir comandos operacionais que incluem a especificação pelo operador de um dado perfil de temperatura de produto.

[000155] Uma conexão de comunicação 257 pode ser provida entre o controlador 250 e a unidade de HVAC 245 de modo a comunicar os dados entre estes. Tais dados podem incluir comandos do controlador 250 para a unidade de HVAC 245 os quais especificam uma dada temperatura, umidade, ou similar, do ar condicionado "A". Uma conexão de comunicação 257 pode também ser provida entre o controlador 250 e o atuador 240 de modo a comunicar os dados entre estes. Estes dados podem incluir comandos do controlador 250 para o atuador os quais especificam uma dada velocidade da superfície de suporte 230.

[000156] Conexões de comunicação 257 adicionais podem ser providas entre o controlador 250 e cada um dos sensores 281, 282, 283 de modo a comunicar os dados entre cada um dos sensores e o controlador. Tais dados podem incluir medições de várias características do produto "P" como acima descrito para a Figura 4. Outras conexões de comunicação 257 podem ser providas entre o controlador 250 e cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269 de modo a prover uma transmissão de dados entre estes.

[000157] Estes dados podem incluir comandos do controlador 250 para cada uma das fontes de calor 261, 262, 263, 269 os quais instruem cada uma das fontes de calor quanto à quantidade de calor "H" produzir. Como pode ser visto, o aparelho 200 pode incluir uma pluralidade de dispositivos de controle 233, os quais podem compreender relés elétricos, em que cada um dos dispositivos de controle está conectado por meio de conexões de comunicação 257 no controlador 250. Cada um dos dispositivos de controle pode estar configurado no modo do dispositivo de controle 131 o qual está acima descrito para a Figura 3.

[000158] De acordo com uma sétima modalidade da presente invenção, um método de secagem de um produto inclui prover uma superfície de suporte a qual tem um primeiro lado, e um segundo lado oposto, e que suporta o produto sobre o primeiro lado enquanto direcionando calor radiante na direção do produto. De preferência, a superfície de suporte pode permitir que o calor radiante passe através da mesma de modo a aquecer o produto. A superfície de suporte pode ser uma folha substancialmente flexível. Alternativamente, a superfície de suporte pode ser substancialmente rígida.

[000159] O método pode ainda incluir a etapa de medir uma característica do produto, juntamente com a regulação da quantidade de calor radiante direcionada para o segundo lado como uma função da característica medida. A característica medida pode incluir a temperatura do produto, o conteúdo de umidade do produto, e a composição química do produto. A característica pode ser detectada e medida intermitentemente em dados intervalos, ou esta pode ser medida continuamente ao longo de um dado intervalo de tempo.

[000160] O método pode também incluir mover a superfície de suporte de modo a mover o produto passando pela fonte de calor. Alternativamente, o método pode incluir mover a superfície de suporte de modo a mover o produto através de uma pluralidade de zonas de controle em sucessão e prover uma pluralidade de fontes de calor, em que cada zona de controle tem pelo menos uma fonte de calor associada dedicada exclusivamente para direcionar o calor radiante dentro da zona de controle associada.

[000161] Em outras palavras, o método pode incluir regular a temperatura das fontes de calor dentro de qualquer dada zona de controle independentemente da temperatura de quaisquer outras fontes de calor fora da dada zona de controle. Isto pode permitir produzir e manter um dado perfil de temperatura do produto conforme o produto é movido através das zonas de controle.

[000162] O método pode ainda incluir prover uma pluralidade de sensores, em que qualquer dada zona de controle tem pelo menos um sensor dedicado exclusivamente à detecção e à medição de pelo menos uma característica do produto dentro da dada zona de controle. Isto pode permitir regular a temperatura de cada fonte de calor em qualquer dada zona de controle como uma função de pelo menos uma característica do produto dentro da dada zona de controle. Como acima notado, as características podem incluir a temperatura, o conteúdo de umidade, e a composição química do produto, entre outras.

[000163] A taxa de movimento da superfície de suporte às zonas de controle pode também ser regulada de acordo com o método. Além disso, um envoltório pode estar provido para ajudar na circulação de ar condicionado ao redor do produto conforme o produto é processado pelo aparelho. A qualidade do ar condicionado pode ser controlada, em que tais qualidades podem incluir a temperatura, a umidade, e a composição química do ar condicionado. O método pode incluir recozer o produto cujo produto está suportado sobre a superfície de suporte. Aparelho de Secagem com Aquecedores Móveis

[000164] Outro aspecto da presente invenção refere-se a um aparelho de secagem que é capaz de controlar independentemente a temperatura do produto que está sendo aquecido (por exemplo, para conseguir um perfil de temperatura desejado) e o comprimento de onda da radiação (por exemplo, para maximizar a taxa de transferência de calor). Para tais fins, um aparelho de secagem pode estar provido com uma ou mais fontes de calor que são móveis em relação ao produto "P" de modo a aumentar ou diminuir a folga ou espaçamento entre a fonte de calor e o produto "P". Ajustando a folga entre o produto e a fonte de calor, é possível controlar a temperatura de fonte de tal modo que produza a temperatura de produto e o comprimento de onda de radiação desejados. Por exemplo, como acima notado, se um perfil de secagem específico requerer que a temperatura do produto permaneça substancialmente constante através de uma ou mais zonas de controle, então o produto tipicamente está sujeito a menos calor em cada zona de controle sucessiva. Para manter a temperatura de produto e o comprimento de onda de radiação desejados, os aquecedores em uma zona de controle podem ser movidos mais afastados do produto para diminuir o calor aplicado no produto enquanto mantendo a temperatura de fonte para produzir radiação no comprimento de onda desejado. Por exemplo, se desejado, a temperatura de fonte e as posições de aquecedor podem ser controladas para produzir um comprimento de onda constante predeterminado em sucessivas zonas para compensar as mudanças em energia requerida para evaporar a umidade conforme o conteúdo de umidade no produto diminui conforme este é seco através de cada uma das zonas.

[000165] Alternativamente, se desejado, a temperatura de fonte pode ser ajustada para produzir um comprimento de onda desejado em uma zona de controle que é diferente do que o comprimento de onda na zona de controle precedente e a folga entre a fonte de calor e o produto pode ser ajustada consequentemente para atingir a temperatura de produto desejada. Isto permite que o secador compense por outras características de produto que podem variar dentro de cada zona ou zona de para zona durante o processo de secagem, tal como a emissividade do produto, a espessura do produto, mudanças em sensibilidade do produto (ou compostos específicos no produto) para um comprimento de onda específico de IR (radiação infravermelha), e a capacidade de liberar a umidade restrita dentro do produto (a capacidade de liberar a umidade restrita diminui conforme o produto é seco). O controlador e o secador podem estar configurados para monitorar continuamente o comprimento de onda das fontes de calor e a temperatura do produto durante o processo de secagem, e automaticamente ajustar a temperatura e as posições das fontes de calor para manter a temperatura de produto e o comprimento de onda desejados dentro da cada zona de aquecimento.

[000166] Referindo agora à Figura 6, está mostrado um aparelho de secagem 200A, de acordo com uma oitava modalidade da presente descrição. O aparelho de secagem 200A é uma modificação do aparelho de secagem 200 das Figuras 4 e 5. Uma diferença entre o aparelho de secagem 200A e o aparelho de secagem 200 é que o aparelho de secagem 200A tem fontes de calor que são móveis ascendentes e descendentes em relação ao produto "P". O aparelho de secagem 200A inclui um chassi 300 que é modificado em relação ao chassi 210 da Figura 4 pelo fato de que este inclui plataformas móveis, ou suportes de aquecedor 302, 304, 306, 308 que suportam as fontes de calor 269, 261, 262, 263, respectivamente. As fontes de calor 269, 261, 262, 263 podem compreender elementos de aquecimento que produzem calor radiante no espectro infravermelho. Cada plataforma 302, 304, 306, 308 está montada sobre um par de pernas verticais 310 do chassi 300 e está configurada para mover para cima ou para baixo em relação a este, como indicado pelas setas de pontas duplas 312.

[000167] Em uma modalidade específica cada suporte de aquecedor suporta um conjunto de um ou mais elementos de aquecimento de quartzo para produzir radiação infravermelha. Cada tal elemento de aquecimento pode compreender um fio espiralado contido em uma tubulação de quartzo. A tubulação de quartzo pode ser fosca, como é conhecido na técnica, para aumentar a capacitância de calor do elemento de aquecimento. A tubulação de quartzo pode incluir aditivos, tal como silício ou grafite, para aumentar adicionalmente a capacitância de calor no elemento de aquecimento. A capacitância de calor aumentada pode prover um melhor controle da temperatura de operação do elemento de aquecimento, tal como se um comutador ou relé do tipo "liga/desliga" fosse utilizado para modular a corrente para os elementos de aquecimento.

[000168] Como mostrado na Figura 6, cada fonte de calor dentro de uma zona de controle Z1, Z2, ou Z3 está suportada sobre uma plataforma comum, e portanto cada fonte de calor dentro de uma zona de controle específica move para cima e para baixo junta. Em modalidades alternativas, menos do que três fontes de calor podem estar montadas sobre uma única plataforma. Por exemplo, cada fonte de calor pode estar montada sobre uma plataforma separada e sua posição vertical pode ser ajustada em relação a outras zonas de calor dentro da mesma zona de controle. Em ainda outras modalidades, uma única plataforma pode estender para dentro de múltiplas zonas para suportar as fontes de calor em zonas de controle adjacentes.

[000169] Montados dentro de cada zona de aquecimento (zonas de controle Z1, Z2, Z3 e zona de pré-aquecimento PH) diretamente acima de uma fonte de calor estão um ou mais dispositivos de detecção de temperatura das fontes de calor, tal como um ou mais termopares 314. Cada termopar 314 está posicionado para monitorar a temperatura de superfície dos elementos de aquecimento de uma fonte de calor correspondente e está em comunicação com o controlador 250 (Figura 5). Como abaixo descrito em maiores detalhes, um loop de controle de retorno está provido para monitorar continuamente a temperatura das fontes de calor dentro de cada zona de aquecimento e ajustar a posição vertical das fontes de calor e/ou a temperatura das fontes de calor para conseguir um comprimento de onda predeterminado e uma temperatura de produto predeterminada utilizando energia radiante. Na modalidade ilustrada, um termopar está localizado dentro de cada zona de aquecimento. No entanto, em outras modalidades, mais do que um termopar pode ser utilizado dentro de cada zona de aquecimento. Por exemplo, se cada fonte de calor estiver montada sobre a sua própria plataforma, então seria desejável posicionar pelo menos um termopar acima de cada fonte de calor. Um termopar 314 pode estar montado em qualquer posição conveniente adjacente aos elementos de aquecimento de uma fonte de calor correspondente. Por exemplo, o termopar pode estar montado na estrutura de suporte ou recipiente de uma fonte de calor que suporta um ou mais elementos de aquecimento.

[000170] Em lugar dos ou em adição aos termopares, o secador pode incluir em cada zona de aquecimento um ou mais sensores, tal como um espectrômetro ou radiômetro infravermelho, para medir a energia ou o comprimento de onda de energia infravermelha que atinge o produto. Tais sensores podem estar montados em quaisquer localizações convenientes no secador, tal como diretamente acima da superfície de suporte 230 e do produto, de preferência diretamente acima de uma região de borda da superfície de suporte que não está coberta pela camada de produto. Este método tem a vantagem de permitir que o sistema compense por mudanças no comprimento de onda de IR real que atinge o produto que pode variar devido à transparência e às propriedades refrativas da superfície de suporte 230, assim como a energia IR que é emitida das superfícies de recipiente de aquecedor ou de refletores nos recipientes de aquecedor. Os sensores de comprimento de onda ou de energia podem substituir os termopares de aquecedor 314 (ou podem ser utilizados em combinação com os termopares) como um meio para determinar o comprimento de onda de energia radiante emitido das fontes de calor em um esquema de controle por meio de que as posições verticais das fontes de calor e/ou suas temperaturas são ajustadas para conseguir um comprimento de onda predeterminado e uma temperatura de produto predeterminada dentro de cada zona.

[000171] Quaisquer técnicas ou mecanismos adequados podem ser utilizados para efetuar o movimento vertical de cada plataforma 302, 304, 306, 308 em relação às pernas de suporte 310. A Figura 7, por exemplo, é uma ilustração esquemática da zona de controle Z1 que mostra a plataforma 304 que tem engrenagens de acionamento 316 montadas sobre lados opostos da plataforma. Cada engrenagem de acionamento 316 acopla uma respectiva engrenagem de cremalheira 318 montada sobre uma respectiva perna de suporte 310 do chassi. As engrenagens de acionamento 316 podem ser alimentadas por um motor elétrico 320 montado em uma localização conveniente sobre a plataforma. O motor 320 pode estar operativamente acoplado a cada engrenagem de acionamento 316 por um eixo de acionamento (não mostrado) de modo que a operação do motor seja efetiva para acionar as engrenagens de acionamento, as quais transladam ao longo das engrenagens de cremalheira para mover a plataforma para cima ou para baixo. O motor 320 está em comunicação com o controlador 250 (Figura 5), o qual controla a posição vertical da plataforma. As plataformas das outras zonas de aquecimento podem ter uma configuração similar.

[000172] A Figura 9 mostra uma configuração alternativa para efetuar o movimento vertical de uma plataforma. Nesta modalidade, uma plataforma 304 está montada em quatro atuadores lineares 350 (um montado em cada canto da plataforma), apesar de que um maior ou menor número de atuadores pode ser utilizado. Cada atuador 350 na modalidade ilustrada compreende um eixo roscado 352 e uma porca 354 disposta sobre o eixo. A plataforma 304 está suportada sobre as extremidades superiores dos eixos 342. Uma rotação sincronizada das porcas 354 (controlada pelo controlador 350) faz com que a plataforma 304 seja levantada ou abaixada em relação ao transportador 230. Deve ser notado que vários outros mecanismos podem ser utilizados para efetuar o movimento vertical das plataformas. Por exemplo, qualquer um de vários mecanismos pneumáticos, eletromecânicos, e/ou hidráulicos pode ser utilizado para mover a plataforma para cima e para baixo, incluindo vários tipos de atuadores lineares, motores de parafuso, trilhos de parafuso, e similares.

[000173] Como pode ser apreciado, ajustar a posição vertical da(s) fonte(s) de calor sobre uma plataforma ajusta a folga ou o espaçamento G entre a(s) fonte(s) de calor e o produto "P" suportado sobre a superfície de suporte 230. A temperatura do produto varia de acordo com a distância entre a fonte de calor e o produto, assim como a temperatura da fonte de calor. Aumentar a distância da fonte de calor para o produto diminuirá a temperatura do produto enquanto que diminuindo a distância da fonte de calor para o produto aumentará a temperatura do produto (se a temperatura da fonte de calor permanecer constante). Como acima notado, o comprimento de onda de energia radiante emitida de uma fonte de calor pode ser aumentado e diminuído diminuindo e aumentando, respectivamente, a temperatura da fonte de calor. Consequentemente, a temperatura do produto "P" dentro da zona de aquecimento e o comprimento de onda de energia radiante absorvida pelo produto dentro desta zona de aquecimento podem ser independentemente controlados ajustando a temperatura da(s) fonte(s) de calor e a distância entre as fonte(s) de calor e o produto.

[000174] Em modalidades específicas, o controlador 250 pode estar configurado para monitorar continuamente a temperatura do produto (e/ou outras características do produto) através dos sensores 281, 282, 283 e a temperatura das fontes de calor através dos termopares 314 e ajustar automaticamente a posição vertical das fontes de calor para manter um perfil de temperatura predeterminado para o produto e um comprimento de onda predeterminado de energia radiante em cada zona de aquecimento. De modo a determinar os comprimentos de onda de energia radiante das fontes de calor, o controlador 250 pode incluir um algoritmo ou uma tabela de consulta que é utilizado pelo controlador para determinar o comprimento de onda que corresponde a cada fonte de calor com base nas leituras de temperatura dos termopares 314 que são transferidas para o controlador.

[000175] Em uma implementação, o comprimento de onda de uma fonte de calor pode ser determinado medindo a temperatura da fonte de calor e calculando o comprimento de onda utilizando a lei de Wien (Àmax = b/T, onde Àmax é o comprimento de onda de pico, b é a constante de deslocamento de Wien e T é a temperatura da fonte de calor). Em outra implementação, o comprimento de onda de uma fonte de calor pode ser determinado medindo a temperatura da fonte de calor e identificando o comprimento de onda de pico correspondente da fonte de calor em um gráfico, tal como ilustrado na Figura 10. Alternativamente, o secador pode incluir sensores de comprimento de onda (como acima discutido) que monitoram diretamente os comprimentos de onda de energia radiante de cada fonte de calor e transferem os sinais para o controlador.

[000176] O controlador 250 pode estar em comunicação com uma pluralidade de dispositivos de controle 233 (Figura 5) que controlam as temperaturas dos elementos de aquecimento em cada zona. Desejavelmente, um dispositivo de controle 233 está provido para cada zona do secador. Por exemplo, os dispositivos de controle 233 podem ser relés de estado sólido que modulam a corrente elétrica para os elementos de aquecimento empregando um esquema de controle de "liga/desliga". Mais desejavelmente, os dispositivos de controle 233 compreendem módulos de controle de ângulo de fase que podem aumentar ou diminuir a temperatura dos elementos de aquecimento variando a voltagem para os elementos de aquecimento. Cada módulo de controle de ângulo de fase 233 está em comunicação com o controlador 250 e, com base em sinais recebidos do controlador, varia a voltagem de entrada para os elementos de aquecimento de uma respectiva zona de modo a aumentar ou diminuir a temperatura de operação dos elementos de aquecimento. A utilização dos módulos de controle de ângulo de fase 233 é vantajosa pelo fato de que esta permite um controle preciso sobre as temperaturas de operação dos elementos de aquecimento de modo a melhor conseguir o perfil de temperatura de produto desejado.

[000177] O comprimento de onda de ondas infravermelhas emitidas das fontes de calor em cada zona pode ser selecionado com base nas características de aquecimento e de secagem desejadas para um produto específico em um estágio de secagem específico assim como várias características de produto, tal como a emissividade e a capacidade de absorver o calor radiante. Por exemplo, o comprimento de onda em cada zona de aquecimento pode ser selecionado para maximizar a taxa de absorção de energia radiante em cada zona de aquecimento para um produto específico. A Figura 11 mostra a absorção de radiação eletromagnética pela água. Na faixa de infravermelho, existe um pico em aproximadamente 3 μm e em aproximadamente 6,2 μm. Em uma implementação específica, pode ser desejável manter um comprimento de onda constante através de todo o processo de secagem em aproximadamente 3 ou 6,2 μm para uma absorção ótima da energia de IR pela água no produto que está sendo evaporado. Como o conteúdo de umidade do produto aplicado na superfície de suporte 230 varia como faz a umidade no produto conforme este move através de cada zona de aquecimento (assim como outras características de produto), a quantidade de calor requerida para conseguir uma temperatura de produto desejada em cada zona pode variar substancialmente. Consequentemente, as posições das fontes de calor podem ser automaticamente ajustadas para manter um comprimento de onda constante predeterminado e um perfil de temperatura predeterminado. Mover os aquecedores produz um comprimento de onda constante para compensar por mudanças no conteúdo de umidade no produto durante a secagem, e para compensar por diferentes pontos de ajuste de temperatura de produto desejados em cada zona de secagem (isto é, o perfil de temperatura de secagem desejado, o qual pode variar para diferentes produtos). Em alguns casos pode ser desejável operar algumas fontes de calor a 3 μm em algumas zonas de secagem (tal como nas zonas iniciais onde temperaturas relativamente mais altas são necessárias) e a 6,2 μm em outras zonas de secagem (tal como nas zonas na direção do final do secador onde temperaturas relativamente mais baixas são necessárias). Deste modo, o comprimento de onda específico (3 ou 6,2 μm) para cada zona pode ser selecionado com base em se a zona tem quaisquer limitações ou requisitos de temperatura específicos.

[000178] Em outras implementações, pode ser desejável mudar o comprimento de onda em cada zona sucessiva por uma ou mais razões. Por exemplo, a emissividade do produto como um todo pode mudar conforme este prossegue através do processo de secagem. Como tal, o comprimento de onda em cada zona de aquecimento pode ser selecionado para maximizar a absorção de energia radiante pelo produto conforme a emissividade do produto muda durante o processo de secagem. Como outro exemplo, o comprimento de onda em cada zona de aquecimento pode ser selecionado para atingir um grau de penetração desejado de ondas radiantes no produto ou para compensar por mudanças na espessura da camada de produto conforme esta seca. Mais ainda, a sensibilidade do produto (ou de um composto específico no produto) a um comprimento de onda de IR específico pode aumentar conforme o produto move através do secador. Assim, o comprimento de onda em cada zona de aquecimento pode ser selecionado para evitar danos ao produto ou compostos específicos no produto.

[000179] O seguinte descreve uma proposta específica para operar o secador 200A para secar um produto utilizando um comprimento de onda de IR predeterminado. Como acima notado, os comprimentos de onda infravermelhos de aproximadamente 3 mícrons e 6,2 mícrons geralmente produzem a melhor taxa de absorção de energia radiante para a água. Assim, o controlador 250 pode ser programado para controlar a temperatura das fontes de calor em cada zona de aquecimento para produzir ondas infravermelhas a, por exemplo, 3 mícrons (ou alternativamente 6,2 mícrons) através de todas as zonas de aquecimento. Para manter um perfil de temperatura predeterminado para o produto, o controlador 250 monitora a temperatura do produto e ajusta continuamente o espaçamento entre as fontes de calor e o produto conforme necessário para manter a temperatura desejada do produto dentro de cada zona. Como acima discutido, para secar certos produtos é desejável manter uma temperatura de produto constante através das zonas Z1, Z2, Z3. Como o conteúdo de umidade do produto diminui conforme o produto move através de cada zona, menos calor é necessário em cada zona sucessiva para manter a temperatura de produto desejada. Como tal, as fontes de calor na primeira zona de controle Z1 tipicamente estão mais próximas do produto do que as fontes de calor na segunda de controle Z2, as quais tipicamente estão mais próximas do produto do que as fontes de calor na terceira zona de controle Z3, como apresentado na Figura 6. Como pode ser apreciado, as fontes de calor podem operar em temperaturas de operação constantes, ou substancialmente constantes, e o controlador pode fazer com que as posições das fontes de calor movam para cima ou para baixo para variar a quantidade de calor que alcança o produto. Uma vantagem do operar as fontes de calor em temperaturas de operação constantes, ou substancialmente constantes é que as fontes de calor podem ser operadas em um suprimento de energia e voltagem constante ou substancialmente constante, o que pode aumentar significativamente a eficiência de energia do secador.

[000180] Um esquema de controle alternativo para operar o aparelho de secagem 200A está ilustrado no fluxograma ilustrado na Figura 8 e pode operar no seguinte modo. Quando o secador é inicialmente ligado e o produto é primeiro aplicado na superfície de suporte 230, as fontes de calor estão em uma posição de partida (usualmente, mas não necessariamente, todas as fontes de calor estão na mesma posição vertical). Referindo à Figura 8, o controlador primeiro lê a temperatura de produto (402) e ajusta as temperaturas de operação das fontes de calor consequentemente para atingir a temperatura de produto desejada em cada zona de aquecimento (404 e 406). Se a temperatura de produto estiver no ponto de ajuste predeterminado para o produto em uma zona específica, então o controlador lê a temperatura de operação das fontes de calor e determina o comprimento de onda produzido pelas fontes de calor naquela zona (408 e 410). Alternativamente, o comprimento de onda na zona de aquecimento pode ser determinado de sinais transferidos para o controlador de um espectrômetro, radiômetro, ou dispositivo equivalente.

[000181] Se o comprimento de onda em uma zona específica for maior ou menor do que um comprimento de onda predeterminado, o controlador controla as fontes de calor naquela zona para mover para mais distante ou mais próximo do produto (412 e 414). Mais especificamente, se o comprimento de onda medido for maior do que o comprimento de onda predeterminado, então o controlador faz com que as fontes de calor movam para mais distante do produto, e se o comprimento de onda medido for menor do que o comprimento de onda predeterminado, então o controlador faz com que as fontes de calor movam para mais próximo do produto. Conforme as fontes de calor movem para mais distante ou mais próximo do produto, a temperatura do produto pode começar a diminuir ou aumentar, respectivamente. Consequentemente, o loop de processo reinicia no bloco 402 onde o controlador lê a temperatura de produto e aumenta ou diminui a temperatura de operação das fontes de calor até que a temperatura de produto predeterminada seja novamente conseguida. Neste ponto, o controlador novamente determina o comprimento de onda produzido pelas fontes de calor (408 e 410) e faz com que as fontes de calor movam ainda para mais distante ou mais próximo do produto se o comprimento de onda for ainda maior ou menor do que o comprimento de onda predeterminado para esta zona (412 e 414). Este loop de processo é repetido até que as fontes de calor produzam energia no comprimento de onda predeterminado. Neste ponto, o controlador novamente determina a temperatura de produto (402 e 404), ajusta a temperatura de operação das fontes de calor conforme necessário para manter a temperatura de produto predeterminada (406) e então compara o comprimento de onda medido com o comprimento de onda predeterminado (410 e 412) e move as fontes de calor se o comprimento de onda medido for maior ou menor do que o comprimento de onda predeterminado (414).

[000182] Quando o controlador determina que as fontes de calor em uma zona devem ser movidas (ou para cima ou para baixo), as fontes de calor podem ser movidas em pequenos incrementos predeterminados do bloco 414 após cada movimento incremental, o controlador lê a temperatura de produto (402), aumenta ou diminui a temperatura de operação das fontes de calor para conseguir a temperatura de produto predeterminada (406), e uma vez que a temperatura de produto predeterminada é conseguida (404), o controlador determina o comprimento de onda produzido pelas fontes de calor (408 e 410), e então faz com que as fontes de calor movam outro incremento se o comprimento de onda for mais longo ou mais curto do que o comprimento de onda predeterminado (414).

[000183] O modo de operar o secador ilustrado na Figura 8 pode aperfeiçoar a responsividade do secador (isto é, a capacidade do sistema aumentar ou diminuir a quantidade de calor aplicada ao produto conforme necessário para evitar superaquecer ou subaquecer o produto) comparado com um esquema de controle onde os elementos de aquecimento são mantidos a uma temperatura constante e são levantados ou abaixados para ajustar a quantidade de calor aplicada ao produto. O método mostrado na Figura 8, portanto inclui dois loops de retorno, a saber, um primeiro loop de retorno que ajusta a temperatura dos elementos de aquecimento em resposta a súbitas mudanças que necessitam um aumento ou diminuição imediato na quantidade de calor aplicada no produto, e um segundo loop de retorno que ajusta as posições dos elementos de aquecimento até que o comprimento de onda visado seja conseguido na temperatura de produto ótima. Uma variedade de características de processo varia durante o processo de secagem e pode causar uma demanda para um súbito aumento ou diminuição na quantidade de calor que deve ser aplicada no produto de modo a manter o perfil de temperatura visado do produto. Algumas destas características incluem a umidade e o conteúdo de sólidos do produto aplicado no transportador, a temperatura de produto inicial, a taxa e espessura de produto aplicado no transportador, e as condições ambientes (temperatura e umidade relativa). Operando dois loops de retorno no modo descrito permite que as temperaturas de operação dos elementos de aquecimento sejam aumentadas ou diminuídas rapidamente de modo a responder a uma demanda de aumento ou diminuição na quantidade de calor aplicada ao produto de modo a evitar um superaquecimento ou um subaquecimento do produto.

[000184] Em outra implementação, o controlador 250 pode ser programado para aumentar e diminuir a temperatura de uma fonte de calor dentro de uma faixa de temperatura predeterminada que corresponde a um espectro de comprimento de onda aceitável antes de ajustar a posição da fonte de calor. Por exemplo, o controlador 250 pode monitorar a temperatura de produto e ajustar a temperatura de uma fonte de calor dentro de uma faixa predeterminada como for necessário para manter o perfil de temperatura. Se a temperatura da fonte de calor exceder ou cair abaixo da faixa predeterminada, o controlador pode então mover a fonte de calor para mais próximo ou mais distante do produto conforme necessário para manter o perfil de temperatura para o produto. Este modo de operar o secador permite respostas muito rápidas das fontes de calor a mudanças na quantidade de calor requerida para conseguir a temperatura de produto desejada em cada zona de secagem. Explicando adicionalmente, uma temperatura alvo é selecionada para cada aquecedor conseguir um comprimento de onda desejado, mas de modo a responder rápidamente, a temperatura do aquecedor é variada dentro de uma faixa especificada e limitada dentro de uma banda de comprimentos de onda aceitável. Isto permite que as fontes de calor respondam rapidamente a pequenas mudanças, em tempo real, no produto que está sendo seco, tal como mudanças em conteúdo de umidade ou espessura de produto que possam ocorrer frequentemente, por meio disto evitando superaquecer ou subaquecer o produto.

[000185] Na modalidade ilustrada, o controlador 250 opera em um primeiro loop de retorno para controlar a temperatura das fontes de calor e em um segundo loop de retorno para controlar o espaçamento das fontes de calor em relação ao produto. Em modalidades alternativas, a temperatura das fontes de calor e as suas posições em relação ao produto podem ser manualmente ajustadas por um operador. Por exemplo, o operador pode monitorar os vários parâmetros de operação do processo (temperatura de produto, temperatura de fonte de calor, etc.) e fazer ajustes a um ou mais dos parâmetros de operação inserindo as informações no teclado 269, cujas informações são transferidas para o controlador 250.

[000186] O aparelho de secagem 200A na modalidade ilustrada está descrito no contexto de secar uma fina camada de produto líquido. Deve ser compreendido que todas as modalidades do aparelho de secagem aqui descritas podem ser utilizadas para secar ou de outro modo aplicar calor a produtos alimentícios não fluidos (por exemplo, bens assados, arroz) ou qualquer um de vários produtos não alimentícios (por exemplo, produtos de madeira, lodo, placa de filme, têxteis, adesivos, tintas, camadas fotossensíveis, etc.). EXEMPLO 1: Desidratando Concentrado de Suco de Beterraba

[000187] O Exemplo 1 demonstra a capacidade aperfeiçoada que pode ser conseguida ajustando a posição dos aquecedores em relação ao transportador de produto e a saída dos aquecedores. Neste exemplo, um aparelho de secagem que tem 16 zonas foi utilizado para desidratar um concentrado de suco de beterraba em uma primeira corrida de secagem e uma segunda corrida de secagem. O concentrado de suco de beterraba desidratado foi processado em forma de pó. As Tabelas 1 e 2 mostram os ajustes de zona do secador na primeira e na segunda corridas, respectivamente. A distância de aquecedor nas Tabelas 1 e 2 representa a distância entre os elementos de aquecimento e o transportador em cada zona. A Tabela 3 mostra outros parâmetros de operação de secador e características de produto para a primeira e a segunda corridas. Os pontos de ajuste de produto através de todas as zonas (o que determina o perfil de temperatura do produto) foram os mesmos em cada corrida. No entanto, na primeira corrida de secagem, a posição dos aquecedores foi manualmente ajustada antes da operação de secador de modo a fazer com que os secadores emitam uma radiação infravermelha em ou ao redor de 6,2 μm (correspondendo ao pico "C" na Figura 11). Na segunda corrida de secagem, a posição dos aquecedores foi manualmente ajustada antes da operação de secador de modo a fazer com que os secadores emitam uma radiação infravermelha em ou ao redor de 7,0 μm (correspondendo ao pico "D" na Figura 11). O comprimento de onda de radiação infravermelha em cada zona foi determinado medindo a temperatura dos elementos de aquecimento e calculando o comprimento de onda utilizando a lei de Wien.

[000188] A Figura 12 mostra a temperatura dos elementos de aquecimento em cada zona do secador durante a primeira corrida de secagem. A Figura 13 mostra a temperatura dos elementos de aquecimento em cada zona do secador durante a segunda corrida de secagem. A Figura 14 mostra os gráficos das Figuras 12 e 13 sobre um gráfico. A Figura 15 mostra o comprimento de onda de radiação IR medido em cada zona para a primeira e a segunda corridas de secagem.

[000189] O Exemplo 1 demonstra que mesmo com o posicionamento manual dos aquecedores, a temperatura de produto e o comprimento de onda dos aquecedores podem ser independentemente controlados. Um grau de precisão muito maior no controle do comprimento de onda de radiação infravermelha através de todas as zonas pode ser conseguido por um ajuste de temperaturas contínuo e automático dos elementos de aquecimento e a posição dos elementos de aquecimento em relação ao transportador. A Tabela 4 compara o rendimento (capacidade de secagem) e a utilização de energia das duas corridas de secagem. Pode ser visto dos resultados da Tabela 4 que visando 6,2 μm através de todas as zonas (corrida de secagem 1) resultou em um aumento de 53% na capacidade de secagem em relação a visando 7,0 μm através de todas as zonas (corrida de secagem 2). Ainda, a corrida de secagem 1 utilizou menos energia por quilograma de produto seco do que na corrida de secagem 2, mais provavelmente porque a energia foi mais eficientemente absorvida pela água no produto (o que faz com que o produto libere umidade).

[000190] Mais importantemente, o Exemplo 1 mostra que uma qualidade de produto extremamente alta pode ser conseguida (como evidenciado pelo conteúdo de umidade em ambas as corridas de secagem) secando o produto no perfil de temperatura predeterminado enquanto a capacidade de secagem do secador pode ser aumentada substancialmente operando os elementos de aquecimento em um comprimento de onda predeterminado. Em outras palavras, a capacidade do secador pode ser significativamente aperfeiçoada operando os elementos de aquecimento em um comprimento de onda infravermelho predeterminado que maximiza a absorção de radiação infravermelha no produto, enquanto também mantendo uma alta qualidade de produto controlando precisamente a temperatura do produto conforme este é seco. Quando desidratando produtos alimentícios líquidos, tal como líquidos de frutas ou vegetais, é importante produzir um produto de alta qualidade que seja baixo em conteúdo de umidade (para a capacidade de fluir e vida de prateleira) com uma perda nutricional mínima.

Tabela 4: Sumário de Resultados Para Concentrado de Suco de Beterraba EXEMPLO 2: Desidratando Mistura de Purê de Frutas

[000191] No Exemplo 2, um secador de 16 zonas foi utilizado para secar uma mistura de purê de frutas que compreende uma mistura de purê de uva e purê de mirtilo. A mistura de purê de frutas foi seca em quatro corridas de secagem separadas todas tendo os mesmos pontos de ajuste de temperatura de produto. A mistura de purê de frutas desidratada foi processada em forma de pó. A primeira corrida de secagem (ajustes de zona mostrados na Tabela 5) representa as condições de operação de "linha de base" onde os elementos de aquecimento através de todas as zonas são ajustados na mesma distância do transportador. Na segunda corrida de secagem (ajustes de zona mostrados na Tabela 6), a posição dos aquecedores foi mantida a mesma que na corrida de secagem 1 mas a taxa de produto aplicada no transportador foi aumentada para aumentar a capacidade do secador. Na terceira corrida de secagem (ajustes de zona mostrados na Tabela 7), a posição dos aquecedores foi manualmente ajustadas antes da operação de secador de modo a fazer com que os aquecedores emitam uma radiação infravermelha em ou ao redor de 6,2 μm (correspondendo ao pico "C" na Figura 11). Na quarta corrida de secagem (ajustes de zona mostrados na Tabela 8), a posição dos aquecedores foi manualmente ajustadas antes da operação de secador de modo a fazer com que os aquecedores emitam uma radiação infravermelha em ou ao redor de 7,0 μm (correspondendo ao pico "D" na Figura 11). O comprimento de onda de radiação infravermelha em cada zona foi determinado medindo a temperatura dos elementos de aquecimento e calculando o comprimento de onda utilizando a lei de Wien. A Tabela 9 resume outros parâmetros de operação e características do produto para todas as quatro corridas de secagem.

[000192] As Figuras 16, 17, 18, e 19 mostram a temperatura dos elementos de aquecimento em todas as zonas do secador para a primeira, segunda, terceira, e quarta corridas de secagem, respectivamente. A Figura 20 mostra os gráficos de linha das Figuras 16-19 sobre um gráfico. A Figura 21 mostra o comprimento de onda de radiação IR medido em cada zona para todas as quatro corridas de secagem.

[000193] A Tabela 10 compara o rendimento (capacidade de secagem) e a utilização de energia de todas as quatro corridas de secagem. Pode ser visto dos resultados da Tabela 10 que visando 6,2 μm através de todas as zonas (corrida de secagem 3) resultou em um aumento de 55% na capacidade de secagem em relação à segunda corrida de secagem onde a posição dos aquecedores não foi ajustada. A corrida de secagem 3 também proveu o menor consumo de energia por quilograma de produto seco.

[000194] Como o Exemplo 1, o Exemplo 2 mostra que uma qualidade de produto extremamente alta pode ser conseguida (como evidenciado pelo conteúdo de umidade em todas as corridas de secagem) secando o produto no perfil de temperatura predeterminado enquanto a capacidade de secagem do secador pode ser aumentada substancialmente operando os elementos de aquecimento em um comprimento de onda predeterminado.

Tabela 10: Sumário de Resultados Para Mistura de Purê de Frutas

[000195] Os seguintes fatores podem afetar a capacidade do secador controlar o comprimento de onda e a temperatura de produto dentro de uma zona de controle: (i) a faixa de ajuste dos elementos de aquecimento na direção e afastando da superfície de suporte da correia transportadora; (ii) a densidade de watts dos elementos de aquecimento; (iii) o espaçamento entre os elementos de aquecimento; e (iv) a configuração de refletor dos elementos de aquecimento. Estas características podem ser otimizadas dentro de cada zona de controle para maximizar a capacidade de secador e a qualidade de produto.

[000196] Se um elemento de aquecimento estiver muito próximo do transportador (por exemplo, mais próximo do que o espaçamento entre os elementos de aquecimento individuais), áreas quentes/frias sobre a correia transportadora podem resultar se os raios de feixes infravermelhos de elementos de aquecimento adjacentes não sobre-puserem conforme a energia infravermelha é projetada por sobre a correia. Assim, a distância mínima entre os elementos de aquecimento o transportador deve ser pelo menos igual a ou maior do que o espaçamento entre os elementos de aquecimento individuais. Um elemento de aquecimento que está muito afastado da correia transportadora requererá uma quantidade de energia relativamente alta para conseguir a temperatura de produto em um dado comprimento de onda devido ao fato que a densidade de energia diminui como o quadrado da distância entre o elemento de aquecimento e o transportador.

[000197] A densidade de watts de um elemento de aquecimento pode ser expressa em watts por polegada do comprimento do elemento de aquecimento. Se a densidade de watts de um elemento de aquecimento for muito alta, então os elementos de aquecimento precisarão estar localizados muito distantes da correia para manter uma temperatura de aquecedor para emitir o comprimento de onda desejado para uma dada temperatura de produto. Se a densidade de watts de um elemento de aquecimento for muito baixa, então o elemento de aquecimento pode precisar estar muito próximo da correia, criando pontos quentes e frios e/ou o elemento de aquecimento pode não conseguir a temperatura de aquecedor requerida para conseguir o comprimento de onda desejado. De modo a levar em conta as mudanças em conteúdo de umidade do produto durante a secagem, a densidade de watts do aquecedor e o espaçamento entre os elementos de aquecimento individuais podem ser selecionados com base na faixa de conteúdo de umidade prevista em uma zona específica, e a wattagem requerida prevista com base na capacidade térmica do produto (Q=mCp(T1-T2)) assim como a quantidade de vapor de água produzida (2324,4 J/g (1000 BTU/lb.) de vapor).

[000198] Os aquecedores de quartzo podem ser transparentes ou foscos e podem incluir um refletor diretamente sobre o elemento ou a alguma distância atrás do elemento. Por exemplo, cada suporte de aquecedor 302, 304, 306, 308 (Figura 6) pode incluir um refletor (por exemplo, um recipiente metálico) posicionado atrás dos elementos de aquecimento suportados pelo suporte de aquecedor. Os elementos de aquecimento com um refletor sobre o próprio elemento terão uma temperatura de elemento relativamente mais alta das mesmas condições devido à reflexão do infravermelho de fundo diretamente de volta para o próprio elemento, resultando em uma temperatura mais alta e um comprimento de onda mais curto no mesmo ajuste de potência comparado com um elemento de aquecimento que tem um refletor que está posicionado abaixo do elemento de aquecimento. Se o refletor estiver abaixo do elemento de aquecimento, mais das ondas infravermelhas iniciais podem ser refletidas ao redor do elemento. A vantagem de refletir ao redor do elemento é que pode existir uma distribuição mais uniforme de infravermelho por sobre a correia, especialmente em uma zona onde os elementos de aquecimento estão relativamente próximos da correia devido à alta taxa de remoção de água (alto calor de vaporização). Por outro lado, os refletores sobre os elementos de aquecimento seriam mais favoráveis em zonas de controle onde os aquecedores precisam estar relativamente mais afastados da correia de modo a reduzir a distância máxima dos elementos de aquecimento da correia, por meio disto reduzindo a quantidade de energia requerida para conseguir o comprimento de onda desejado.

[000199] A seleção de faixa de ajuste de aquecedor, densidade de watts, espaçamento de aquecedor, e configuração de refletor pode ser adicionalmente explicada com referência à Figura 22. A Figura 22 mostra uma ilustração esquemática de um secador 500 para secar líquidos de frutas e vegetais (apesar deste poder ser utilizado para secar outras substâncias). O secador 500 compreende cinco seções de secador principais 502, 504, 506, 508, e 510. Cada seção de secador pode incluir uma ou mais zonas de controle. Tipicamente, cada zona de controle compreende uma pluralidade de elementos de aquecimento infravermelhos (também referidos como emissores infravermelhos ou lâmpadas infravermelhas). Dentro de cada seção de secador, podem existir suportes de aquecedor móveis (por exemplo, 302, 304, 306, 308) que suportam os elementos de aquecimento de uma zona de controle, suportes de aquecedor que suportam os elementos de aquecimento de mais de uma zona de controle, ou uma combinação de suportes de aquecedor que suportam os elementos de aquecimento de uma zona de controle e suportes de aquecedor que suportam os elementos de aquecimento de mais de uma zona de controle. O comprimento das zonas de controle (na direção de movimento do transportador assim como o comprimento dos suportes de aquecedor móveis pode variar ao longo do comprimento do secador, por exemplo, entre 304,8 mm e 3048 mm (1 pé e 10 pés). Falando genericamente, zonas de controle mais curtas e suportes de aquecedor mais curtos podem prover um controle mais preciso sobre a temperatura de produto e podem ser mais responsivos a mudanças em propriedades térmicas do produto devido à perda de umidade. Em modalidades especificas a primeira seção de secador 502 estende aproximadamente 10% do comprimento de secador total; a segunda seção de secador 504 estende aproximadamente 25% do comprimento de secador total; a terceira seção de secador 506 estende aproximadamente 35% do comprimento de secador total; a quarta seção de secador 508 estende aproximadamente 20% do comprimento de secador total; e a quinta seção de secador 510 estende aproximadamente 10% do comprimento de secador total.

[000200] A primeira seção de secador 502 é uma seção de "elevação" do secador na qual a temperatura de produto é aumentada em uma curta quantidade de tempo para uma temperatura ótima para uma evaporação mais eficiente para o produto. Nesta seção de secador, as zonas de controle podem ser relativamente curtas para aumentar a temperatura de produto tão rapidamente quanto possível enquanto evitando um superaquecimento. Em modalidades especificas a densidade de watts dos elementos de aquecimento nesta seção de secador está na faixa de aproximadamente 0,78-3,14 watts/mm (20-80 watts/pol) com 1,96 watts/mm (50 watts/pol) sendo um exemplo específico. O espaçamento de aquecedor (a distância entre os elementos de aquecimento individuais está na faixa de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 50,8 mm (2,0 pol) sendo um exemplo específico. O comprimento de cada zona de controle está na faixa de aproximadamente 152,4 mm (6 pol) a aproximadamente 1524 mm (60 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico (cada zona tendo aproximadamente 15 elementos de aquecimento). O comprimento de cada suporte de aquecedor móvel faixa de aproximadamente 152,4 mm (6 pol) a aproximadamente 1524 mm (60 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico. Em uma implementação específica cada suporte de aquecedor móvel pode suportar os elementos de aquecimento de uma zona de controle (tal como mostrado na Figura 6) a distância entre os elementos de aquecimento e o transportador 230 dentro da primeira seção de secagem 502 pode ser ajustado entre aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 50,8 mm (2,0 pol) sendo uma distância de operação específica. Os refletores montados abaixo dos elementos de aquecimento podem ser utilizados nesta seção de secador.

[000201] A segunda seção de secador 504 é uma seção de alta evaporação do secador na qual o conteúdo de umidade é inicialmente alto, e o produto é mantido em uma temperatura eficiente para evaporação de umidade. Nesta seção, o processo está geralmente em um estado estável evaporando uma grande quantidade de umidade com pouco efeito sobre a temperatura de produto. Consequentemente, as zonas de controle podem ser relativamente mais longas nesta seção de secador. Uma quantidade de energia relativamente grande é requerida nesta seção de secador. Em modalidades específicas, a densidade de watts dos elementos de aquecimento nesta seção de secador está na faixa de aproximadamente 0,78-3,14 watts/mm (20-80 watts/pol) com 2,36 watts/mm (60 watts/pol) sendo um exemplo específico. O espaçamento de aquecedor (a distância entre os elementos de aquecimento individuais está na faixa de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 50,8 mm (2,0 pol) sendo um exemplo específico. O comprimento de cada zona de controle está na faixa de aproximadamente 381 mm (15 pol) a aproximadamente 6046 mm (240 pol), com 3048 mm (120 pol) sendo um exemplo específico. Em uma implementação específica, cada suporte de aquecedor móvel pode suportar os elementos de aquecimento de duas zonas de controle. A distância entre os elementos de aquecimento e o transportador 230 dentro da segunda seção de secagem 504 pode ser ajustado entre aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 50,8 mm (2,0 pol) sendo uma distância de operação específica. Os refletores montados abaixo dos elementos de aquecimento podem ser utilizados nesta seção de secador.

[000202] A terceira seção de secador 506 é uma seção de transição na qual o produto transiciona para um estado principalmente seco e torna-se muito sensível ao calor. Consequentemente, os comprimentos das zonas de controle desejavelmente são relativamente mais curtos nesta seção de secador para responder a qualquer flutuação em características de produto que afetem a taxa de secagem. Em modalidades específicas, a densidade de watts dos elementos de aquecimento nesta seção de secador está na faixa de aproximadamente 0,78-2,36 watts/mm (20-60 watts/pol) com 1,18 watts/mm 30 watts/pol) sendo um exemplo específico. O espaçamento de aquecedor (a distância entre os elementos de aquecimento individuais está na faixa de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 609,6 mm (24 pol), com 76,2 mm (3,0 pol) sendo um exemplo específico. O comprimento de cada zona de controle está na faixa de aproximadamente 381 mm (15 pol) a aproximadamente 3048 mm (120 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico (cada zona tendo aproximadamente 10 elementos de aquecimento). O comprimento de cada suporte de aquecedor móvel está faixa de aproximadamente 381 mm (15 pol) a aproximadamente 6096 mm (240 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico. Em uma implementação específica cada suporte de aquecedor móvel pode suportar os elementos de aquecimento de uma zona de controle. A distância entre os elementos de aquecimento e o transportador 230 dentro da terceira seção de secagem 506 pode ser ajustado entre aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 609,6 mm (24 pol), e mais especificamente entre aproximadamente 101,6 mm (4,0 pol) a aproximadamente 254 mm (10 pol). Nesta seção de secagem, uma combinação de refletores montados abaixo dos elementos de aquecimento e elementos de aquecimento que têm refletores integrais pode ser utilizada.

[000203] A quarta seção de secagem 508 é uma seção de secagem final onde o produto inicialmente está principalmente seco as zonas de controle são relativamente mais longas para remover a última umidade do produto sob condições relativamente em estado estável. Zonas de controle mais longas são desejáveis para manter uma secagem substancialmente constante. Em modalidades específicas, a densidade de watts dos elementos de aquecimento nesta seção de secador está na faixa de aproximadamente 0,78-3,14 watts/mm (20-80 watts/pol) com 2,36 watts/mm (60 watts/pol) sendo um exemplo específico. O espaçamento de aquecedor (a distância entre os elementos de aquecimento individuais está na faixa de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 101,6 mm (4,0 pol) sendo um exemplo específico. O comprimento de cada zona de controle está na faixa de aproximadamente 1524 mm (60 pol) a aproximadamente 3048 mm (120 pol), com 2286 mm (90 pol) sendo um exemplo específico (cada zona tendo aproximadamente 22 elementos de aquecimento). O comprimento de cada suporte de aquecedor móvel está faixa de aproximadamente 381 mm (15 pol) a aproximadamente 6096 mm (240 pol), com 3048 mm (120 pol) sendo um exemplo específico. Em uma implementação específica alguns dos suportes de aquecedor móvel podem suportar os elementos de aquecimento de uma zona de controle enquanto outros suportes de aquecedor móveis podem suportar os elementos de aquecimento de duas zonas de controle. A distância entre os elementos de aquecimento e o transportador 230 dentro da quarta seção de secagem 508 pode ser ajustado entre aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 508 mm (20,0 pol), com 406,4 mm (16 pol) sendo uma distância de operação específica. Os elementos de aquecimento que têm refletores integrais podem ser utilizados nesta seção de secagem.

[000204] A quinta seção de secagem 510 é uma seção de saída ou "diminuição" onde as zonas de controle podem ser relativamente curtas para reduzir a temperatura de produto para recozimento e/ou evitar um superaquecimento em um produto especificamente sensível ao calor. Em modalidades específicas, a densidade de watts dos elementos de aquecimento nesta seção de secador é de aproximadamente 0,39 watts/mm (10 watts/pol). O espaçamento de aquecedor (a distância entre os elementos de aquecimento individuais está na faixa de aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 127 mm (5,0 pol), com 76,2 mm (3,0 pol) sendo um exemplo específico. O comprimento de cada zona de controle está na faixa de aproximadamente 1524 mm (60 pol) a aproximadamente 3048 mm (120 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico (cada zona tendo aproximadamente 10 elementos de aquecimento). O comprimento de cada suporte de aquecedor móvel está faixa de aproximadamente 381 mm (15 pol) a aproximadamente 3048 mm (120 pol), com 762 mm (30 pol) sendo um exemplo específico. Em uma implementação específica cada suporte de aquecedor móvel pode suportar os elementos de aquecimento de uma zona de controle. A distância entre os elementos de aquecimento e o transportador 230 dentro da quinta seção de secagem 510 pode ser ajustada entre aproximadamente 12,7 mm (0,5 pol) a aproximadamente 381 mm (15,0 pol), com 254 mm (10 pol) sendo uma distância de operação específica. Os elementos de aquecimento que têm refletores integrais podem ser utilizados nesta seção de secagem.

[000205] Em uma implementação específica, um secador 500 tem um comprimento total de aproximadamente 30,4 m (100 pés). A primeira seção de secador 502 tem quatro zonas de controle, cada uma das quais tem aproximadamente 762 mm (30 pol) de comprimento e está montada sobre um respectivo suporte de aquecedor móvel. A segunda seção de secador 504 tem cinco zonas de controle, cada uma das quais tem aproximadamente 1524 mm (60 pol) de comprimento, e dez suportes de aquecedor móveis, cada um suportando duas zonas de controle. A terceira seção de secador 506 tem quatorze zonas de controle, cada uma das quais tem aproximadamente 762 mm (30 pol) de comprimento e está montada sobre um respectivo suporte de aquecedor móvel. A quarta seção de secador 508 tem três zonas de controle, cada uma das quais tem aproximada-mente 2286 mm (90 pol) de comprimento. A quarta seção de secador 508 pode incluir suportes de secador móveis que suportam uma zona de controle e suportes de secador que suportam mais de uma zona de controle. A quinta seção de secador 510 tem quatro zonas de controle, cada uma das quais tem aproximadamente 762 mm (30 pol) de comprimento e está montada sobre um respectivo suporte de aquecedor móvel.

[000206] Em vistas das muitas possíveis modalidades às quais os princípios da invenção descrita podem ser aplicados deve ser reconhe-cido que as modalidades ilustradas são somente exemplos preferidos da invenção e não devem ser tomadas como limitando o escopo da invenção. Ao contrário, o escopo da invenção é definido pelas reivindicações seguintes. Portanto reivindicamos como nossa invenção tudo que cai dentro do escopo e do espírito destas reivindicações.

Claims

1. Aparelho de secagem (100, 200), compreendendo: um transportador de produto móvel (230) que tem uma superfície de suporte de produto (231) para suportar um produto a ser seco; pelo menos um primeiro e um segundo suportes de aque-cedor (304, 306), cada suporte de aquecedor (304, 306) suportando um ou mais elementos de aquecimento radiantes secos (261, 262) e sendo móveis um em relação ao outro e em relação ao transportador (230) para ajustar a distância entre cada suporte de aquecedor (304, 306) e o transportador (230); o transportador de produto (230) sendo configurado para mover em relação ao primeiro e ao segundo suportes de aquecedor (304, 306) de modo que o produto suportado sobre o transportador (230) seja sucessivamente aquecido pelos elementos de aquecimento (261) do primeiro suporte de aquecedor (304) e pelos elementos de aquecimento (262) do segundo suporte de aquecedor (306); e um controlador (150, 250), caracterizado pelo fato de que: dito controlador (150, 250) é configurado para monitorar continuamente o comprimento da onda dos elementos de aquecimento (261, 262) e a temperatura do produto e ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) de cada suporte de aquecedor (304, 306) e a distância entre os elementos de aquecimento (261, 262) de cada suporte de aquecedor (304, 306) e o transportador (230) de modo que os elementos de aquecimento (261, 262) emitam calor radiante em um comprimento de onda predeterminado e aqueçam o produto de acordo com um perfil de temperatura de produto predeterminado a medida que o produto é movido através do aparelho de secagem (100, 200) pelo transportador de produto (230).

2. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (250) compreende pelo menos um primeiro dispositivo de controle de ângulo de fase (233) que controla a temperatura dos elementos de aquecimento (261) do primeiro suporte de aquecedor (304) e um segundo dispositivo de controle de ângulo de fase (233) que controla a temperatura dos elementos de aquecimento (262) do segundo suporte de aquecedor (306).

3. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada suporte de aquecedor (304, 306) está suportado por uma pluralidade de postes de suporte verticais (310) e é móvel para cima e para baixo em relação aos postes de suporte (310) e cada suporte de aquecedor (304, 306) compreende pelo menos um mecanismo de acionamento (316, 318, 320) que faz com que o suporte de aquecedor (304, 306) mova para cima e para baixo em relação aos postes de suporte (310).

4. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os suportes de aquecedor (304, 306) estão localizados abaixo da superfície de suporte de produto (231) e são móveis para cima e para baixo na direção e afastando da superfície de suporte de produto (231).

5. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (250) está configurado para ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento de cada suporte de aquecedor (304, 306) e a distância entre os elementos de aquecimento (261, 262) de cada suporte de aquecedor (304, 306) e o transportador (230) de modo que o produto absorva o calor radiante em um comprimento de onda substancialmente constante conforme este é transportado passando pelos elementos de aquecimento (261, 262) do primeiro e do segundo suportes de aquecedor (304, 306).

6. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma pluralidade de sensores de temperatura (314) posicionados para medir a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) de cada suporte de aquecedor (304, 306), o controlador (250) estando em comunicação com os sensores de temperatura (314) e estando configurado para determinar o comprimento de onda de calor radiante emitido pelos elementos de aquecimento com base na sua temperatura.

7. Aparelho de secagem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender uma pluralidade de sensores de temperatura (281, 282) posicionados para medir a temperatura do produto que está sendo aquecido pelos elementos de aquecimento (261, 262), o controlador (250) estando em comunicação com os sensores de temperatura (281, 282) e estando configurado para ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) com base no retorno dos sensores de temperatura (281, 282) para manter o perfil de temperatura de produto predeterminado.

8. Método de secar um produto, compreendendo as etapas de: aplicar um produto a ser seco por sobre uma superfície de suporte de produto (231) e um transportador móvel (230); transportar o produto sobre o transportador (230) através de pelo menos uma primeira zona de aquecimento (Z1) e uma segunda zona de aquecimento (Z2); e aquecer o produto com um primeiro conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiante seco (261) na primeira zona de aquecimento (Z1) e aquecer o produto com um segundo conjunto de um ou mais elementos de aquecimento radiante seco (262) na segunda zona de aquecimento (Z2); caracterizado pelo fato de que compreende ainda: conforme o transportador (230) transporta o produto através da primeira e da segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2), monitorando continuamente o comprimento da onda dos elementos de aquecimento (261, 262) e a temperatura do produto e ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) e a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) e a superfície de suporte de produto (231) para aquecer o produto a um perfil de temperatura predeterminado e fazer com que os elementos de aquecimento (261, 262) emitam calor radiante em um comprimento de onda predeterminado.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os elementos de aquecimento (261, 262) estão localizados abaixo da superfície de suporte de produto (231) e o ato de ajustar a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) e a superfície de suporte de produto (231) compreende mover cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) para cima e para baixo em relação à superfície de suporte de produto (231).

10. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) e a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) e a superfície de suporte de produto (231) são ajustadas para manter uma temperatura de produto substancialmente constante nas primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) e de modo que o comprimento de onda de calor radiante emitido na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) seja substancialmente constante.

11. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) e a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) e a superfície de suporte de produto (231) são ajustadas de modo que a temperatura de produto na segunda zona de aquecimento (Z2) seja maior do que na primeira zona de aquecimento (Z1) e de modo que um comprimento de onda de calor radiante emitido na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) seja substancialmente constante.

12. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os elementos de aquecimento (261, 262) na primeira e na segunda zonas de aquecimento emitem uma radiação infravermelha de aproximadamente 3 μm.

13. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os elementos de aquecimento (261, 262) na primeira e na segunda zonas de aquecimento emitem uma radiação infravermelha de aproximadamente 6,2 μm.

14. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de ainda compreender medir a temperatura do produto na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2), determinar o comprimento de onda do calor radiante emitido pelos elementos de aquecimento (261, 262) na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2), e ajustar a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) e a distância entre cada conjunto de elementos de aquecimento (261, 262) e a superfície de suporte de produto (2310 com base nas temperaturas medidas e nos comprimentos de onda determinados de modo a aquecer o produto no perfil de temperatura predeterminado e fazer com que os elementos de aquecimento (261, 262) emitam calor radiante no comprimento de onda predeterminado.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que determinar o comprimento de onda do calor radiante emitido pelos elementos de aquecimento na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) compreende medir a temperatura dos elementos de aquecimento (261, 262) na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) e determinar o comprimento de onda do calor radiante na primeira e na segunda zonas de aquecimento (Z1, Z2) com base nas temperaturas medidas dos elementos de aquecimento (261, 262).

16. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o produto compreende um líquido de fruta ou vegetal e o ato de aquecer o produto compreende substancialmente desidratar o líquido de fruta ou vegetal e o método adicionalmente compreende processar o líquido de fruta ou vegetal desidratado em um pó.