BR112017007039B1

BR112017007039B1 - Reator para hidrólise enzimática de um material

Info

Publication number: BR112017007039B1
Application number: BR112017007039-1A
Authority: BR
Inventors: Lars Aglen
Original assignee: N & U As
Priority date: 2014-10-07
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2022-02-22
Also published as: EP3204486B1; PL3204486T3; CL2017000832A1; DK201770211A1; AU2015328779B2; RS60218B1; CN107109326A; CN107109326B; JP6671614B2; EP3204486A4; WO2016056922A1; US20170306280A1; SI3204486T1; AU2015328779A1; DK179596B1; US11072770B2; CA2962402A1; BR112017007039A2; JP2017537651A; BR112017007039B8

Abstract

É provido um reator para hidrólise enzimática de uma matéria-prima compreendendo na sequência: i) - um primeiro trocador de calor (HEX1) adaptado para aquecer a matéria-prima provida ao reator a uma temperatura em uma faixa que favorece a hidrólise enzimática, ii) - um reator compreendendo várias câmaras do reator (R1-R6) ligadas em série, separadas por válvulas vedáveis (V1-V6), iii) - um segundo trocador de calor (HEX2) adaptado para aquecer a mistura reacional a uma temperatura mais elevada do que a temperatura variando em favorecer a hidrólise enzimática, o reator sendo formado com as câmaras tubulares do reator inclinadas (R1-R6) montadas para formar um reator com eixo geométrico vertical, a primeira câmara do reator (R1) sendo a câmara verticalmente mais elevada do reator, ao mesmo tempo que pelo menos uma câmara do reator é adaptada para ser agitada com um gás inerte de fluxo contínuo.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um reator do tipo descrito pelo prefácio da reivindicação 1.

Fundamentos

[002] Durante, por exemplo, o tratamento enzimático dos materiais orgânicos por causa da hidrólise (decomposição), um controle da temperatura no material e a duração da exposição do material para as enzimas (tempo de contato) é um pré-requisito para o resultado bem-sucedido. O tempo de contato muito longo ou muito curto será negativo para o produto do processo e pode causar problemas para processamento adicional do material e/ou ser um negativo para a qualidade do produto finalizado a partir de um processo de fabricação. O tempo de contato adequado é, deste modo, uma questão central neste ponto.

[003] Quando utilizando enzimas industriais para hidrólise ou outra forma de processo enzimático, as enzimas apropriadas são adicionadas a uma matéria-prima. Após as enzimas terem sido adicionadas e distribuídas na matéria-prima, é importante que a mistura seja agitada constantemente para assegurar o bom contato entre a enzima e a matéria-prima. Como mencionado também é importante que as enzimas estejam em contato com a matéria-prima durante um certo intervalo de tempo. Quando este intervalo de tempo é atingido, é, deste modo, importante que a degradação enzimática cesse rapidamente a fim de que o processo não dure muito. Isto é tipicamente assegurado pelo aquecimento da mistura da matéria-prima e das enzimas a uma temperatura em que as enzimas são destruídas (inativadas).

[004] Um desafio semelhante se aplica a um número de outros processos químicos onde é importante, com uma mistura homogênea dos componentes incluídos, assim como um tempo controlado de reação que não pode ser significantemente mais curto ou consideravelmente mais longo do que o ideal quando a qualidade desejada do produto final seja obtida.

[005] O modo mais fácil de obter o tempo de contato adequado é para usar os reatores com base no princípio "batelada". Por meio de execução batelada, um volume definido (tanque ou outros mais) é mantido em certas condições durante um certo tempo, antes do processo ser interrompido. Para os processos enzimáticos, como mencionado, o aquecimento adicional é empregado para inativar a enzima. Em uma produção industrial grandes volumes são processados, e estes grandes volumes são difíceis de aquecer rapidamente o suficiente se funcionam como batelada. Uma alternativa é usar um dos vários dos pequenos volumes de batelada, mas isto levará aos custos desproporcionalmente elevados em termos de tecnologia.

[006] Existem também outras desvantagens dos processos em batelada comparado com os processos contínuos, não obstante se os processos envolvem o tratamento enzimático. Uma tal desvantagem é bem mais frequente iniciando e interrompendo os processos. Este é trabalho intensivo e mais difícil de automatizar do que os processos contínuos. Além do mais, as condições de funcionamento durante o início e interrupção tendem a variar mais do que é desejável.

[007] O objetivo é ter uma produção contínua de matéria-prima homogeneamente misturada cujo processo é inativado em um determinado intervalo de tempo. Permitir que um fluxo contínuo das matérias-primas passe através de um grande recipiente de "mistura completa" não é uma boa solução, porque o tempo de contato entre os componentes individuais será então mais difícil de controlar.

[008] Um reator para o tratamento enzimático da matéria-prima é conhecido a partir da patente Norueguesa no. 322 996 (WO 2006 126891). O tratamento ocorre em um reator substancialmente verticalmente disposto com câmaras separadas do reator onde o material em cada câmara é misturado mecanicamente com um agitador e transferido para uma câmara adjacente abaixo utilizando forças gravitacionais. O reator assegurará tempo de retenção consistente e condições consistentes para todo o material processado.

[009] Para o tratamento especialmente de matéria-prima marinha, é importante que o processamento a bordo ocorra assim que possível após a coleta. É, deste modo, importante que isso possa ocorrer em uma instalação que é compacta e que tenha tais propriedades, que não seja gravemente afetada por ondas que podem produzir uma inclinação do navio.

Objetivos

[0010] É um objetivo da presente invenção prover um sistema e/ou um reator para hidrólise da matéria-prima que é capaz de produzir condições de reação consistentes para todo o material que é provido, não obstante alterações nas condições externas.

[0011] É um objetivo da presente invenção para prover um reator que torna possível obter vantagens associadas com ambos os processos batelada e os processos contínuos quando o tempo de contato entre os componentes incluídos no processo é um parâmetro crítico para a qualidade do produto.

[0012] É um outro objetivo obter o acima por meios que são convenientes e barato em escala industrial.

[0013] É um objetivo específico prover um reator para a hidrólise de matéria-prima marinha a bordo de um navio com espaço limitado, que é capaz de prover condições de reação consistentes sob variações das condições de onda e vento.

A Presente Invenção

[0014] Os objetivos são obtidos por um reator como definido pela reivindicação 1.

[0015] As modalidades preferidas da invenção aparecem a partir das reivindicações dependentes.

[0016] O material a ser tratado no reator é parcialmente referido como “a matéria-prima”, parcialmente como “o material”.

[0017] O reator da presente invenção pode ser fabricado compacto, em que o reator externamente pode ter a forma de um cilindro em repouso onde as câmaras do reator estão localizadas com uma determinada inclinação em relação ao plano horizontal, ao mesmo tempo que o reator como um todo tem uma orientação de modo geral vertical. As câmaras do reator são tubulares e, de preferência, têm um corte transversal circular com as exceções indicadas pelos desenhos anexos e as discussões dos mesmos. A inclinação de cada câmara pode variar, mas é, de preferência, de pelo menos 1/10 (verticalmente/horizontalmente) [5,7 graus]. Para algumas modalidades a inclinação pode ser de 1/5 [11,3 graus].

[0018] A troca de calor necessária pode ser realizada concentricamente com e dentro desta bobina vertical das câmaras do reator. A agitação ocorre por meio de gás inerte provido sendo borbulhado através das câmaras do reator. As válvulas entre todas câmaras do reator asseguram tempo de permanência uniforme em cada câmara do reator e por esse motivo o tempo de permanência total uniforme no reator. O transporte do material parcialmente tratado de um compartimento do reator para o próximo pode ser realizado por meio do fornecimento de um excesso de pressão do gás inerte empregado para agitação ao mesmo tempo que a válvula a montante é fechada e a válvula a jusante uma abertura na câmara do reator em questão.

[0019] A invenção é descrita abaixo em mais detalhes em relação aos desenhos anexos, em que:

[0020] a Figura 1 mostra uma perspectiva de uma primeira modalidade do reator de acordo com a presente invenção.

[0021] A Figura 2 é uma visão esquemática de uma câmara do reator de acordo com uma modalidade da presente invenção.

[0022] A Figura 3 é uma visão secional esquemática de certos detalhes da modalidade da Figura 1.

[0023] A Figura 4 é uma visão esquemática mostrando mais detalhes da modalidade da Figura 1.

[0024] A Figura 5 é uma visão esquemática de uma chapa de movimento sobre um processo utilizando o reator de acordo com a presente invenção.

[0025] A Figura 6 é uma visão da parte de cima simplificada e esquemática do reator mostrado na Figura 1.

[0026] A Figura 7 é uma visão da parte de cima simplificada e esquemática de um reator de acordo com a presente invenção que constitui uma variante a um mostrado na Figura 1.

[0027] A Figura 8 é uma visão lateral de uma outra modalidade do reator de acordo com a presente invenção.

[0028] A Figura 1, de modo geral, mostra uma modalidade de um reator da presente invenção. Um número de câmaras do reator R1-R6 é enrolado helicoidalmente para baixo no reator que como um todo pode ser dito ter uma orientação vertical ou um eixo geométrico vertical. Uma câmara arbitrária do reator pode ser denominada Ri em que i é para ser visto como um índice. Cada câmara do reator R reveste circunferencialmente perto de 360 graus, que é, um círculo completo. Cada câmara do reator Ri é seguida por uma válvula Vi, em que i é para ser visto como um índice, separando-o da próxima câmara. A câmara do reator R1 é, deste modo, seguida pela válvula V1. As válvulas V1-V5 que separam as câmaras umas das outras, esta na modalidade mostrada alinhada uma sobre a outra. Isto é por conveniência e não é uma característica essencial do reator. Abaixo das câmaras do reator existem três câmaras de pasteurização P1-P3 na modalidade ilustrada, tendo substancialmente a mesma forma e tamanho conforme as câmaras do reator. Estas também são separadas pelas válvulas, numeradas como VP1 e VP2. O número exato de câmaras do reator e de câmaras de pasteurização pode variar.

[0029] A Figura 1 também mostra o conduto de alimentação 01 para a matéria-prima, conduto de descarga 02 para o material processado. Também mostrados são um tanque de pressão 13 para o gás inerte, um número de tubos 10 para o gás inerte para cada uma das câmaras do reator e das câmaras de pasteurização, um coletor 11 para o gás inerte empregado e um conduto de retorno 14 para a reciclagem do gás inerte empregado ao recipiente 13, através de um compressor 12. O gás inerte é descarregado das câmaras do reator através das válvulas, de modo geral, nomeado RVI (em que i é para ser visto como um índice). Três destes são mostrados com os números na Figura 1, RV1-RV3.

[0030] A Figura 1, além disso, mostra um conduto de alimentação 03 para o ar para pelo menos um trocador de calor e saída 04 para o ar de um trocador de calor, nomeado HEX2. Na prática, dois trocadores de calor devem ser, tipicamente, empregados como explicado mais tarde.

[0031] A Figura 1 também mostra um conduto 17 para o material processado da câmara do reator R6 para o trocador de calor HEX2. Também mostrado é um conduto 16 da parte superior do trocador de calor HEX2 para a entrada da câmara de pasteurização P1. A Figura 1 também mostra uma parte de um conduto 18 que leva a matéria-prima de alimentação de troca de calor na câmara do reator R1.

[0032] A Figura 2 mostra um corte transversal de uma única câmara do reator, aqui a câmara 3 foi aleatoriamente escolhida. Uma diferença da modalidade mostrada na Figura 1 é que esta câmara do reator para simplicidade é mostrada como uma câmara direta. Também é possível constatar o presente reator com câmaras diretas. A entrada do material na câmara do reator R3 é através da válvula V2 para a direita na figura ao mesmo tempo que a saída é através da válvula V3 para a esquerda na figura. Devido à inclinação da câmara do reator, o fluxo de material é assistido pela gravidade. Na Figura 2, a inclinação da câmara do reator é em torno de 1/10. Isto é muitas vezes suficiente na prática, mas pode em alguns casos ser maior, tal como, 1/5. O gás inerte, tipicamente nitrogênio, é introduzido através do conduto de alimentação 10 próximo a extremidade a jusante da câmara do reator e descarregado através da ponta de descarga 21 próxima a extremidade a montante da câmara do reator. Durante o tratamento, ambas as válvulas V2 e V3 são fechadas, a fim de que o material durante um período limitado de tempo permaneça estacionário na câmara do reator. Como as setas indicam o transporte de gás inerte através da câmara motiva uma circulação do material na câmara. O gás inerte é, deste modo, empregado para eficazmente agitar a massa a ser processada. Existe uma válvula de alimentação IV3 no conduto de alimentação 10 na câmara do reator e também existe uma válvula de retorno RV3 na ponta de descarga 21 para o gás ao coletor 14.

[0033] Quando a câmara do reator 3 é para ser esvaziada, a válvula RV3 é fechada e uma pressão excessiva selecionada é aplicada ao reator. É essencial que ambas as válvulas V2 e V3 também são fechadas. É assumido que a câmara do reator a jusante adjacente R4 tenha sido previamente esvaziada do material e liberada de qualquer pressão excessiva. E em seguida a válvula V3 é aberta e uma liberação de rápida pressão ocorrerá como o gás e o material é soprado na câmara do reator R4, também assistido pela gravidade. Ao mesmo tempo que o gás deve ser distribuído entre as duas câmaras, virtualmente todos os materiais sólidos e líquidos irão terminar na câmara do reator 4 para o processamento adicional neste.

[0034] É para ser entendido que a câmara do reator R3 tem apenas sido escolhida como um exemplo arbitrário; essencialmente o mesmo tipo de tratamento ocorre em todas as câmaras do reator, e o motivo principal para utilizar então muitas câmaras separadas é para assegurar o tempo de permanência uniforme para a massa inteira a ser tratada, o fluxo de material do lado de fora comportar-se aproximadamente como um fluxo de tampão ideal da entrada da câmara do reator R1 para a saída da câmara do reator R6. A descarga da câmara do reator R6 é ligeiramente diferente porque o fluxo do material não leva diretamente a uma câmara localizada abaixo, mas para um trocador de calor para aquecimento adicional para, desse modo, interromper a reação de hidrólise. A temperatura da polpa após esta troca de calor pode tipicamente ser de 90°C ou mais.

[0035] O versado na técnia entenderá que a partir de uma situação em que todas as câmaras do reator são carregadas com o material para processamento, o material na câmara do reator R6 deve ser esvaziado antes de qualquer outra câmara, e em seguida a câmara do reator R5 antes de câmara do reator R4 etc. De qualquer modo, para produzir o local para o material a ser evacuado da câmara do reator R6, deve ser necessário produzir o local por meio de um processamento semelhante para as câmaras de pasteurização P1- P3 que é por meio da descarga das câmaras P3, P2 e P1 nesta ordem.

[0036] A troca de calor de acordo com a presente invenção é basicamente clássica e pode ser realizada do mesmo modo e do mesmo tipo de equipamento como nos processos da técnica anterior. É vantajoso, de qualquer modo, tanto em vista do espaço quanto em outras considerações que é realizada em um trocador de calor que é coaxial com as câmaras do reator quando estas estão dispostas a fim de que juntas formem uma hélice.

[0037] A Figura 3 mostra um corte transversal vertical de um sistema para a troca de calor que pode ser incluída como uma parte integral da presente invenção. As câmaras do reator R1-R6 são mostradas na figura como também sendo as câmaras de pasteurização P1-P3. Coxialmente com estas e com o eixo geométrico vertical do reator, os sobrepostos dos dois trocadores de calor HEX1 e HEX2 são dispostos, os quais também podem ser percebidos como um trocador de calor de dois estágios. O propósito do trocador de calor inferior HEX1 (ou estágio inferior do trocador de calor) é aquecer o material a uma temperatura que suporta a hidrólise enzimática, tipicamente uma temperatura de cerca de 50°C. Isto é realizada com o fluxo do material provido ao reator através do conduto de alimentação 01 (Figura 1) antes do material entrar na câmara do reator R1. O fluxo de material provido ao trocador de calor HEX1 através do conduto de alimentação 01 passa, na modalidade ilustrada, ascendente através do trocador de calor HEX1 em uma bobina do tubo helicoidalmente disposta 33 próxima a parede externa do trocador de calor. O calor é provido ao trocador de calor para aquecer o dispositivo de permuta 31. O trocador de calor HEX1 é, de modo geral, carregado com um líquido, de preferência, um líquido aquoso. Na modalidade ilustrada, além do mais, o ar é provido ao trocador de calor a partir do fornecimento de ar 03 através de um coletor 35. O ar ajuda a circular a água para cima perto do centro do trocador de calor ao mesmo tempo que a água circular para baixo novamente ao longo da periferia do trocador de calor em que a bobina do tubo helicoidal 33 está localizada, a fim de que a troca de calor em relação à bobina do tubo 33 essencialmente tem o carácter da troca de calor contracorrente.

[0038] Referindo-nos a Figura 4 assim como na Figura 3. A saída da bobina do tubo 33 é ligada ao conduto 18 (Figura 4) que leva a matéria-prima aquecida ao reator R1. A temperatura típica da mistura de materiais em R1 é de 50°C, mas pode variar uns alguns graus para cima ou para baixo. A temperatura real do tempo avaliada, atual do material no reator R1 ou fora da bobina do tubo 33 pode ser empregada para controlar a abertura da barreira da unidade de troca de calor 31.

[0039] O trocador de calor (ou etapa de troca de calor) HEX 2 tem a mesma construção geral como o trocador de calor HEX1. O material tratado nos reatores R1-R6 é provido para um trocador de calor HEX2 em uma bobina do tubo helicoidalmente para cima 34 que está localizada próxima na parede do trocador de calor, através de um conduto 17. Uma unidade permutadora de calor 32 fornece o calor necessário para o trocador de calor HEX2 a fim de que o material passe através da bobina do tubo 34 é aquecido a uma temperatura elevada o suficiente para terminar a hidrólise enzimática. Uma temperatura adequada pode ser de cerca de 90°C ou mais. A temperatura real do tempo avaliada, atual do material fora da bobina do tubo 34 pode ser empregada para controlar a abertura da barreira na unidade permutadora de calor 32. O material deixando o trocador de calor HEX2 é alimentado para a câmara de pasteurização P1 através de um conduto 16.

[0040] A Figura 4 mostra as partes do reator 1 extraído para as câmaras do reator e as câmaras de pasteurização, para mais claramente mostrar as ligações externas do conduto. Isto sendo o conduto 01 para o fornecimento de material, o conduto 02 para o material processado, o conduto 03 e 04 para o ar para e a partir do trocador de calor respectivamente, conduto 17 para a transferência de material da câmara do reator R6 (Figura 1) para o segundo trocador de calor HEX2, o conduto 18 para a transferência de material a partir do primeiro trocador de calor HEX1 para a primeira câmara do reator R1 (Figura 1), e o conduto 16 para a transferência de material a partir do segundo trocador de calor HEX2 para a primeira câmara de pasteurização P1 (Figura 1).

[0041] Deve ser enfatizado que os trocadores de calor descritos aqui apenas representam um exemplo de uma disposição adequada dos trocadores de calor e que qualquer trocador de calor que torna possível aquecer a matéria-prima a uma temperatura que suporta a hidrólise enzimática e qualquer trocador de calor que torna possível aquecer o material tratado a uma temperatura mais elevada para interromper a hidrólise enzimática do material, pode ser empregado. É preferido, de qualquer modo, usar o volume disponível ao longo do eixo geométrico do reator vertical para a troca de calor, e o princípio mostrado do circuito de material helicoidal e borbulhamento do ar através dos trocadores de calor, é conveniente porque provê uma boa distribuição de temperatura nos trocadores de calor e na prática uma troca de calor substancialmente contracorrente, devido ao fato de que o ar extrai o líquido ascendente próximo ao eixo geométrico vertical dos trocadores de calor, ao mesmo tempo que o líquido circulado para baixo novamente próximo à periferia dos trocadores de calor.

[0042] A Figura 5 esquematicamente mostra o fluxo do processo para um processo utilizando o mecanismo da presente invenção como mostrado na modalidade das Figuras 1-5. À esquerda extrema um fornecimento de matéria-prima 51 para um tanque de alimentação 52 é mostrado, além disso, um laminador 53 para subdivisão conveniente da matéria-prima e uma bomba 54 para alimentação do material no reator. A bomba 54 também suga em uma quantidade desejada de enzima ao recipiente de enzima 55, em que a enzima pode ser adequadamente diluída. Os componentes de 52 a 55 não constitui parte do reator da presente invenção e podem incluir quaisquer tanques, laminadores ou bombas adequados. Além do fluxo de material, a Figura 6 também mostra como o gás inerte circula do recipiente 13, através das várias câmaras do reator e de volta ao recipiente 13 através do coletor 11 e compressor 12. Um recipiente 56 para o material tratado finalizado é também mostrado.

[0043] A Figura 5 também esquematicamente mostra o fluxo de gás inerte (g) a partir de um recipiente 13 através do reator e de volta ao recipiente 13 através de um coletor 11, opcionalmente um conduto de retorno não ilustrado 14, e um compressor 12.

[0044] A Figura 6 mostra esquematicamente e simplificada uma visão da parte de cima do reator mostrado na Figura 1, com a câmara do reator R1 enrolada em torno do trocador de calor HEX2, válvula V1 (e abaixo desta, as válvulas V2, V3, etc.). O conduto 18 para o fornecimento de matéria-prima é indicado, ao mesmo tempo que o fluxo de gás inerte no sistema é omitido.

[0045] A Figura 7 mostra uma visão de uma modalidade alternativa em relação àquela mostrada na Figura 1, em que as câmaras do reator R1 ' a R4' são diretas. Não é evidente a partir da Figura 8 que também neste caso as câmaras do reator são dispostas com inclinação. As câmaras do reator adicionais podem ser providas abaixo dos ilustrados; como um exemplo uma câmara do reator R5’ abaixo da câmara do reator R1’, uma câmara do reator R6’ abaixo da câmara do reator R2’ etc.

[0046] A Figura 8 mostra uma modalidade alternativa daquela ilustrada nas figuras anteriores.

[0047] Os detalhes mostrados na Figura 8 têm números na mesma série como na Figura 1, com uma adição de 100.

[0048] Existem duas diferenças principais entre estas modalidades, uma consistindo naquelas câmaras do reator R101 - R107 e as câmaras de pasteurização P101-P103 não são tubulares, mas tendo a forma de tanques mais regulares, de preferência sem cantos agudos em que o material indesejavelmente pode se concentrar. A outra diferença é que o sistema do reator é disposto a fim de que ocupe menos espaço na altura e mais espaça na forma da área do chão, especificamente que os trocadores de calor HEX101 e HEX102 estão localizados pertos uns dos outros, não sobrepostos, e que as câmaras de pasteurização não estão posicionadas abaixo das câmaras do reator, mas lateralmente adjacentes às câmaras do reator.

[0049] As condições do espaço local são, deste modo, um fator importante com relação a qualquer modalidade ser mais favorável; se uma tem mais espaço na forma de área do chão do que a altura, a variante da Figura 8 sendo a mais preferível. Além do mais, o sistema como ilustrado ainda compreende um primeiro trocador de calor HEX101 destinado a aquecer o material provido a uma temperatura que suporta a hidrólise enzimática ao mesmo tempo que o trocador de calor HEX102 é disposto para aquecer a mistura de materiais recebidos a uma temperatura mais elevada do que as temperaturas suportando a hidrólise enzimática.

[0050] Além disso, existem sete câmaras do reator R101 - R107 as quais são todas agitadas por meio de gás inerte e em que o transporte do material da câmara do reator R101 para a R107, etapa por etapa (cinco etapas) ocorre para níveis verticais mais baixos a fim de que a transferência seja suportada pela gravidade. A descarga do sistema também pode ocorrer do mesmo modo como descrito acima, utilizando o fornecimento de gás em pressão elevada.

[0051] O sistema da Figura 8 também inclui três tanques de pasteurização que pode ter a mesma forma regular como as câmaras do reator R101 - R107. Nesta modalidade, é menos importante do que na modalidade mostrada na Figura 1 que as câmaras de pasteurização tenham a mesma forma e o mesmo tamanho como as câmaras do reator, mas ainda é uma escolha natural que são substancialmente iguais, especificamente porque é mais fácil e mais eficiente produzir as câmaras de forma e tamanho uniformes.

[0052] A Figura 8 mostra o fornecimento de matéria-prima 101, a descarga do material processado 102, o conduto 118 para transporte do material a partir do primeiro trocador de calor para a primeira câmara do reator, o conduto 117 a partir da última câmara do reator para o segundo trocador de calor, o conduto 116 a partir do segundo trocador de calor para a primeira câmara de pasteurização, o conduto de alimentação 110 para o gás inerte e coletor 111 para o gás inerte empregado a ser empregado novamente.

[0053] Deve ser enfatizado que, ao mesmo tempo que, a Figura 8 não show detalhes, tais como, o compressor para gás inerte, recipiente de pressão para o mesmo, ou o fornecimento e a descarga do meio de aquecimento para os trocadores de calor, a pessoa versada não teria dificuldade na seleção do equipamento adequado para tais itens.

[0054] A seguir, um exemplo prático de uso do reator em uma situação típica de uso é provido.

Outros Detalhes Preferidos

[0055] Uma parede de divisão pode separar as bobinas dos tubos 33 e 34 da massa central de água em cada um dos trocadores de calor HEX1 e HEX2. Desse modo, o princípio da troca de calor tendo a forma da troca de calor contracorrente é adicionalmente reforçado.

[0056] Deve haver uma "abertura" entre as bobinas do tubo de bobina, entre as bobinas dos tubos e a parede externa, e entre as bobinas dos tubos e a parede de divisão quando uma tal está presente. Isto é para se obter o a melhor transferência de calor possível. Com um diâmetro, por exemplo, de 60 mm, uma abertura de, por exemplo, 20 mm podem ser empregados. Quando utilizando a parede de divisão, isto termina naturalmente na distância de ambos, a parte de cima e a parte de baixo dos trocadores de calor para permitir a água baixar na parte de cima e voltar novamente na parte inferior.

[0057] O calor provido às unidades permutadoras de calor 31 e 32 pode tipicamente ser na forma de água quente, vapor, ou uma combinação destes.

[0058] A temperatura do produto é determinada na prática principalmente pelas variáveis que seguem:a- a taxa do produto flui através da bobina do tubo. A taxa variará ao longo do tempo nas, até mesmo, transições, controladas por uma bomba que tipicamente pode ser uma bomba de pistão de ação dupla. b- A taxa da água quente contra correntemente à bobina do tubo pode ser variada em linha com o fluxo do produto, controlando-se a taxa de ar de alimentação para o coletor 35. c- A temperatura da água quente. A abertura da barreira de vapor/água quente para o dispositivo dos trocadores de calor 31 pode ser controlada de acordo com a temperatura da matéria-prima residual como conforme sai do trocador de calor HEX1.

[0059] O trocador de calor HEX2 é empregado para pasteurizar o produto após a hidrólise "matar" a atividade da enzima e para impedir o crescimento bacteriano.

[0060] A temperatura da matéria-prima pode ter caído aproximadamente 3°C durante o tempo que leva para hidrolisar a matéria- prima. De acordo com isso, é aquecida no trocador de calor HEX2, por exemplo, a 95°C. A relação entre a altura do trocador de calor inferior (HEX1) e superior (HEX2) pode ser ajustada por diferenças de temperatura de: 5-48°C e 45-95°C. O ar flui para a abertura tendo colocado a água em ambas as câmaras em movimento.

[0061] As dimensões das câmaras do reator R1-R6 podem variar, mas um tamanho típico pode ser de ser de 600 mm de diâmetro, que seja se as câmaras do reator são helicoidais ou diretas. As passagens entre as câmaras individuais, em que as válvulas são dispostas, podem ser da ordem de 150 mm. Todas as válvulas no reator, se para o material a granel ou o gás inerte etc., podem vantajosamente ser dispostas para serem automaticamente controladas. O modo de controle destas não é parte da presente invenção e, por esse motivo, não descrito mais aqui.

[0062] O tempo de processamento em cada câmara pode variar e pode tipicamente variar de 5 a 15 minutos. O número de câmaras no reator afetará naturalmente este, assim como, o tipo de matéria-prima empregado.

[0063] O reator da presente invenção é adequado para uso a bordo dos navios de colheita e não necessita ficar verticalmente para funcionar. Uma inclinação das câmaras do reator de 1:10 (vertical/horizontal) é normalmente o suficiente para uso, até mesmo, no mar. Se desejado assegurar a funcionalidade na inclinação mais forte, a inclinação pode ser aumentada, por exemplo, para 1: 5.

[0064] Se bem que não sendo uma parte central da presente invenção, é para ser observado que o reator modalidade da Figura 1, com dimensões relevantes da câmara do reator e do trocador de calor, pode ser incrustado em um recipiente padrão de 20 pés erguido verticalmente; que é com uma altura total de cerca de 6 metros. O reator mostrado na Figura 8 pode fazer com uma altura global substancialmente mais baixa, mas não permite ser incrustado em um recipiente.

[0065] Os princípios do presente reator, de qualquer modo, também podem constatar se ou não uma tal altura está disponível. Por exemplo, as câmaras do reator podem ser dispostas em uma coluna ao mesmo tempo que as câmaras de pasteurização podem ser providas em uma coluna separada arranjada ao lado, a fim de que o reator construa menos na altura e mais na largura do que mostrado nos desenhos anexos.

[0066] Nas reivindicações abaixo, as referências inseridas correspondem à modalidade mostrada nas Figuras 1-5, com a exceção das reivindicações de 14 a 18, referindo-se a Figura 8, e reivindicação 20 referindo-se igualmente as Figuras 1 e 8.

Claims

1. Reator para hidrólise enzimática de um material, caracterizado pelo fato de que compreende em sequência: - um primeiro trocador de calor (HEX1) adaptado para aquecer a matéria-prima a ser provida ao reator em uma temperatura em uma faixa favorecendo a hidrólise enzimática, - um reator compreendendo várias câmaras do reator conectadas em série (R1-R6) separadas pelas válvulas vedáveis (V1-V5) - um segundo trocador de calor (HEX2) adaptado para aquecer a mistura reacional a uma temperatura mais elevada do que a faixa de temperatura, favorecendo a hidrólise enzimática, caracterizado pelo fato de que o reator é projetado com as câmaras do reator em diferentes níveis verticais, a primeira câmara do reator (R1) sendo a parte mais alta e a última câmara do reator (R6) sendo a parte mais baixa, ao mesmo tempo que pelo menos uma câmara do reator é adaptada para ser agitada com um gás inerte de fluxo contínuo.

2. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada câmara do reator tem forma e tamanho uniformes e ficam simétricas em torno de um eixo geométrico vertical.

3. Reator de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas câmaras do reator são tubulares e inclinadas e ligadas a fim de que a montagem seja simétrica em torno de um eixo geométrico vertical.

4. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que todas as câmaras do reator são (R1 - R6) adaptadas para serem agitadas com o gás inerte de fluxo contínuo sendo providas próximas a extremidade a jusante das câmaras do reator e descarregadas próximas a extremidade a montante das câmaras do reator.

5. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as câmaras do reator (R1-R6) são curvadas e montadas para formar uma hélice.

6. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do primeiro trocador de calor (HEX1) e do segundo trocador de calor (HEX2) é disposto ao longo do eixo geométrico vertical do reator.

7. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (HEX1) e o segundo trocador de calor (HEX2) são dispostos um em cima do outro ao longo do eixo geométrico vertical do reator.

8. Reator de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de ser no primeiro (HEX1) e no segundo trocador de calor (HEX2) estão dispostos um acima do outro, concentricamente na hélice formada pelas câmaras do reator.

9. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma câmara de pasteurização (P1-P3) é posicionada a jusante do segundo trocador de calor (HEX2).

10. Reator de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma câmara de pasteurização (P1-P3) é disposta como uma câmara tubular com substancialmente a mesma forma das câmaras de reação (R1-R6).

11. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 5 a 8, caracterizado pelo fato de que o reator também compreende um alojamento externo encerrando as câmaras do reator e ambos os trocadores de calor.

12. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o gás inerte é adaptado para recirculação e reuso.

13. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações de 3, 5 a 8 ou 11, caracterizado pelo fato de que as câmaras do reator (R1-R6) têm uma inclinação, vertical/horizontal de pelo menos em torno de 1/10.

14. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 4, 9 ou 12, caracterizado pelo fato de que cada câmara do reator (R101- R107) tem a forma de um recipiente tendo uma forma regular, simples, as câmaras do reator sendo dispostas verticalmente uma acima da outra com a primeira câmara do reator (R101) sendo a mais elevada e a última câmara do reator (R107) sendo a mais baixa.

15. Reator, como reivindicado na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada câmara do reator (R101-R107) tem um ponto mais baixo em um ponto de descarga para o material na câmara do reator.

16. Reator de acordo com as reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que cada câmara de pasteurização (P101- P103) tem a forma de um recipiente com uma forma regular e sendo disposta verticalmente uma acima da outra com a primeira câmara de pasteurização (P101) sendo a mais elevada e a última câmara de pasteurização (P103) sendo a mais baixa.

17. Reator de acordo com uma das reivindicações 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que um primeiro trocador de calor (HEX101) é ligado a montante da câmara do reator (R101) e em que um segundo trocador de calor (HEX102) é ligado a jusante da última câmara do reator (R107) e a montante da primeira câmara de pasteurização (P101).

18. Reator de acordo com uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que o reator é agrupado em quatro grupos os quais são dispostos independentemente um do outro, de preferência lateralmente adjacentes uns aos outros, o primeiro trocador de calor (HEX101) formando o primeiro grupo, as câmaras do reator (R101-R107) formando um segundo grupom, o segundo trocador de calor (HEX102) formando o terceiro grupo ao mesmo tempo que as câmaras de pasteurização (P101-P103) formam o quarto grupo.

19. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que cada câmara do reator (Ri) é disposta para ser periodicamente descarregada por meio de fornecimento de gás inerte em pressão excessiva a cada câmara do reator (Ri) e abertura de válvula vedável a jusante (Vi).

20. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito primeiro trocador de calor (HEX1, HEX101) é disposto para aquecer a mistura de materiais a uma temperatura de cerca de 50°C e o segundo trocador de calor (HEX2, HEX102) sendo disposto para aquecer a mistura de materiais a uma temperatura de pelo menos em torno de 90°C.

21. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o reator compreende ou é adaptado para ser ligado a um dispositivo de alimentação (54) adaptado para aplicar uma certa quantidade ajustável de enzimas com uma certa quantidade de matéria-prima para hidrólise.

22. Reator de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o reator é adaptado para ser agitado com o nitrogênio como gás inerte.